Merge branch 'sched/urgent' into sched/core, to pick up fixes
[cascardo/linux.git] / kernel / sched / fair.c
1 /*
2  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
3  *
4  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
5  *
6  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
7  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
8  *
9  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
10  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
11  *
12  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
13  *  Copyright IBM Corporation, 2007
14  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
15  *
16  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
17  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
18  *
19  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
20  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
21  */
22
23 #include <linux/sched.h>
24 #include <linux/latencytop.h>
25 #include <linux/cpumask.h>
26 #include <linux/cpuidle.h>
27 #include <linux/slab.h>
28 #include <linux/profile.h>
29 #include <linux/interrupt.h>
30 #include <linux/mempolicy.h>
31 #include <linux/migrate.h>
32 #include <linux/task_work.h>
33
34 #include <trace/events/sched.h>
35
36 #include "sched.h"
37
38 /*
39  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
40  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
41  *
42  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
43  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
44  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
45  * based scheduling concepts.
46  *
47  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
48  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
49  */
50 unsigned int sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
51 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
52
53 /*
54  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
55  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
56  *
57  * Options are:
58  * SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
59  * SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
60  * SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
61  */
62 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling
63         = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
64
65 /*
66  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
67  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
68  */
69 unsigned int sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
70 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
71
72 /*
73  * is kept at sysctl_sched_latency / sysctl_sched_min_granularity
74  */
75 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
76
77 /*
78  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
79  * parent will (try to) run first.
80  */
81 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
82
83 /*
84  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
85  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
86  *
87  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
88  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
89  * have immediate wakeup/sleep latencies.
90  */
91 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
92 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
93
94 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost = 500000UL;
95
96 /*
97  * The exponential sliding  window over which load is averaged for shares
98  * distribution.
99  * (default: 10msec)
100  */
101 unsigned int __read_mostly sysctl_sched_shares_window = 10000000UL;
102
103 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
104 /*
105  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
106  * each time a cfs_rq requests quota.
107  *
108  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
109  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
110  * we will always only issue the remaining available time.
111  *
112  * default: 5 msec, units: microseconds
113   */
114 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice = 5000UL;
115 #endif
116
117 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
118 {
119         lw->weight += inc;
120         lw->inv_weight = 0;
121 }
122
123 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
124 {
125         lw->weight -= dec;
126         lw->inv_weight = 0;
127 }
128
129 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
130 {
131         lw->weight = w;
132         lw->inv_weight = 0;
133 }
134
135 /*
136  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
137  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
138  * to users decreases. But the relationship is not linear,
139  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
140  * number of CPUs.
141  *
142  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
143  */
144 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
145 {
146         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
147         unsigned int factor;
148
149         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
150         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
151                 factor = 1;
152                 break;
153         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
154                 factor = cpus;
155                 break;
156         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
157         default:
158                 factor = 1 + ilog2(cpus);
159                 break;
160         }
161
162         return factor;
163 }
164
165 static void update_sysctl(void)
166 {
167         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
168
169 #define SET_SYSCTL(name) \
170         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
171         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
172         SET_SYSCTL(sched_latency);
173         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
174 #undef SET_SYSCTL
175 }
176
177 void sched_init_granularity(void)
178 {
179         update_sysctl();
180 }
181
182 #define WMULT_CONST     (~0U)
183 #define WMULT_SHIFT     32
184
185 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
186 {
187         unsigned long w;
188
189         if (likely(lw->inv_weight))
190                 return;
191
192         w = scale_load_down(lw->weight);
193
194         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
195                 lw->inv_weight = 1;
196         else if (unlikely(!w))
197                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
198         else
199                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
200 }
201
202 /*
203  * delta_exec * weight / lw.weight
204  *   OR
205  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
206  *
207  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e sched_prio_to_wmult[], in which case
208  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
209  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
210  *
211  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
212  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
213  */
214 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
215 {
216         u64 fact = scale_load_down(weight);
217         int shift = WMULT_SHIFT;
218
219         __update_inv_weight(lw);
220
221         if (unlikely(fact >> 32)) {
222                 while (fact >> 32) {
223                         fact >>= 1;
224                         shift--;
225                 }
226         }
227
228         /* hint to use a 32x32->64 mul */
229         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
230
231         while (fact >> 32) {
232                 fact >>= 1;
233                 shift--;
234         }
235
236         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
237 }
238
239
240 const struct sched_class fair_sched_class;
241
242 /**************************************************************
243  * CFS operations on generic schedulable entities:
244  */
245
246 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
247
248 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
249 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
250 {
251         return cfs_rq->rq;
252 }
253
254 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
255 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
256
257 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
258 {
259 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
260         WARN_ON_ONCE(!entity_is_task(se));
261 #endif
262         return container_of(se, struct task_struct, se);
263 }
264
265 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
266 #define for_each_sched_entity(se) \
267                 for (; se; se = se->parent)
268
269 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
270 {
271         return p->se.cfs_rq;
272 }
273
274 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
275 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
276 {
277         return se->cfs_rq;
278 }
279
280 /* runqueue "owned" by this group */
281 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
282 {
283         return grp->my_q;
284 }
285
286 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
287 {
288         if (!cfs_rq->on_list) {
289                 /*
290                  * Ensure we either appear before our parent (if already
291                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
292                  * enqueued.  The fact that we always enqueue bottom-up
293                  * reduces this to two cases.
294                  */
295                 if (cfs_rq->tg->parent &&
296                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu_of(rq_of(cfs_rq))]->on_list) {
297                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
298                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
299                 } else {
300                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
301                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
302                 }
303
304                 cfs_rq->on_list = 1;
305         }
306 }
307
308 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
309 {
310         if (cfs_rq->on_list) {
311                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
312                 cfs_rq->on_list = 0;
313         }
314 }
315
316 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
317 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
318         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
319
320 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
321 static inline struct cfs_rq *
322 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
323 {
324         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
325                 return se->cfs_rq;
326
327         return NULL;
328 }
329
330 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
331 {
332         return se->parent;
333 }
334
335 static void
336 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
337 {
338         int se_depth, pse_depth;
339
340         /*
341          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
342          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
343          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
344          * parent.
345          */
346
347         /* First walk up until both entities are at same depth */
348         se_depth = (*se)->depth;
349         pse_depth = (*pse)->depth;
350
351         while (se_depth > pse_depth) {
352                 se_depth--;
353                 *se = parent_entity(*se);
354         }
355
356         while (pse_depth > se_depth) {
357                 pse_depth--;
358                 *pse = parent_entity(*pse);
359         }
360
361         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
362                 *se = parent_entity(*se);
363                 *pse = parent_entity(*pse);
364         }
365 }
366
367 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
368
369 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
370 {
371         return container_of(se, struct task_struct, se);
372 }
373
374 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
375 {
376         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
377 }
378
379 #define entity_is_task(se)      1
380
381 #define for_each_sched_entity(se) \
382                 for (; se; se = NULL)
383
384 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
385 {
386         return &task_rq(p)->cfs;
387 }
388
389 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
390 {
391         struct task_struct *p = task_of(se);
392         struct rq *rq = task_rq(p);
393
394         return &rq->cfs;
395 }
396
397 /* runqueue "owned" by this group */
398 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
399 {
400         return NULL;
401 }
402
403 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
404 {
405 }
406
407 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
408 {
409 }
410
411 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
412                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
413
414 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
415 {
416         return NULL;
417 }
418
419 static inline void
420 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
421 {
422 }
423
424 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
425
426 static __always_inline
427 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
428
429 /**************************************************************
430  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
431  */
432
433 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
434 {
435         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
436         if (delta > 0)
437                 max_vruntime = vruntime;
438
439         return max_vruntime;
440 }
441
442 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
443 {
444         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
445         if (delta < 0)
446                 min_vruntime = vruntime;
447
448         return min_vruntime;
449 }
450
451 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
452                                 struct sched_entity *b)
453 {
454         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
455 }
456
457 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
458 {
459         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
460
461         if (cfs_rq->curr)
462                 vruntime = cfs_rq->curr->vruntime;
463
464         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
465                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
466                                                    struct sched_entity,
467                                                    run_node);
468
469                 if (!cfs_rq->curr)
470                         vruntime = se->vruntime;
471                 else
472                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
473         }
474
475         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
476         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
477 #ifndef CONFIG_64BIT
478         smp_wmb();
479         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
480 #endif
481 }
482
483 /*
484  * Enqueue an entity into the rb-tree:
485  */
486 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
487 {
488         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
489         struct rb_node *parent = NULL;
490         struct sched_entity *entry;
491         int leftmost = 1;
492
493         /*
494          * Find the right place in the rbtree:
495          */
496         while (*link) {
497                 parent = *link;
498                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
499                 /*
500                  * We dont care about collisions. Nodes with
501                  * the same key stay together.
502                  */
503                 if (entity_before(se, entry)) {
504                         link = &parent->rb_left;
505                 } else {
506                         link = &parent->rb_right;
507                         leftmost = 0;
508                 }
509         }
510
511         /*
512          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
513          * used):
514          */
515         if (leftmost)
516                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
517
518         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
519         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
520 }
521
522 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
523 {
524         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
525                 struct rb_node *next_node;
526
527                 next_node = rb_next(&se->run_node);
528                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
529         }
530
531         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
532 }
533
534 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
535 {
536         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
537
538         if (!left)
539                 return NULL;
540
541         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
542 }
543
544 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
545 {
546         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
547
548         if (!next)
549                 return NULL;
550
551         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
552 }
553
554 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
555 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
556 {
557         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
558
559         if (!last)
560                 return NULL;
561
562         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
563 }
564
565 /**************************************************************
566  * Scheduling class statistics methods:
567  */
568
569 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
570                 void __user *buffer, size_t *lenp,
571                 loff_t *ppos)
572 {
573         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
574         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
575
576         if (ret || !write)
577                 return ret;
578
579         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
580                                         sysctl_sched_min_granularity);
581
582 #define WRT_SYSCTL(name) \
583         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
584         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
585         WRT_SYSCTL(sched_latency);
586         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
587 #undef WRT_SYSCTL
588
589         return 0;
590 }
591 #endif
592
593 /*
594  * delta /= w
595  */
596 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
597 {
598         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
599                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
600
601         return delta;
602 }
603
604 /*
605  * The idea is to set a period in which each task runs once.
606  *
607  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
608  * this period because otherwise the slices get too small.
609  *
610  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
611  */
612 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
613 {
614         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
615                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
616         else
617                 return sysctl_sched_latency;
618 }
619
620 /*
621  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
622  * proportional to the weight.
623  *
624  * s = p*P[w/rw]
625  */
626 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
627 {
628         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
629
630         for_each_sched_entity(se) {
631                 struct load_weight *load;
632                 struct load_weight lw;
633
634                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
635                 load = &cfs_rq->load;
636
637                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
638                         lw = cfs_rq->load;
639
640                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
641                         load = &lw;
642                 }
643                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
644         }
645         return slice;
646 }
647
648 /*
649  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
650  *
651  * vs = s/w
652  */
653 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
654 {
655         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
656 }
657
658 #ifdef CONFIG_SMP
659 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int cpu);
660 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
661
662 /*
663  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
664  * Note: The tables runnable_avg_yN_inv and runnable_avg_yN_sum are
665  * dependent on this value.
666  */
667 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
668 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
669 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_AVG_MAX */
670
671 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
672 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
673 {
674         struct sched_avg *sa = &se->avg;
675
676         sa->last_update_time = 0;
677         /*
678          * sched_avg's period_contrib should be strictly less then 1024, so
679          * we give it 1023 to make sure it is almost a period (1024us), and
680          * will definitely be update (after enqueue).
681          */
682         sa->period_contrib = 1023;
683         sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
684         sa->load_sum = sa->load_avg * LOAD_AVG_MAX;
685         /*
686          * At this point, util_avg won't be used in select_task_rq_fair anyway
687          */
688         sa->util_avg = 0;
689         sa->util_sum = 0;
690         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
691 }
692
693 /*
694  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
695  * based on the cfs_rq's current util_avg:
696  *
697  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
698  *
699  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
700  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
701  * as when the series is a harmonic series.
702  *
703  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
704  * only 1/2 of the left utilization budget:
705  *
706  *   util_avg_cap = (1024 - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
707  *
708  * where n denotes the nth task.
709  *
710  * For example, a simplest series from the beginning would be like:
711  *
712  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
713  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
714  *
715  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
716  * if util_avg > util_avg_cap.
717  */
718 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
719 {
720         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
721         struct sched_avg *sa = &se->avg;
722         long cap = (long)(SCHED_CAPACITY_SCALE - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
723
724         if (cap > 0) {
725                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
726                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
727                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
728
729                         if (sa->util_avg > cap)
730                                 sa->util_avg = cap;
731                 } else {
732                         sa->util_avg = cap;
733                 }
734                 sa->util_sum = sa->util_avg * LOAD_AVG_MAX;
735         }
736 }
737
738 #else
739 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
740 {
741 }
742 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
743 {
744 }
745 #endif
746
747 /*
748  * Update the current task's runtime statistics.
749  */
750 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
751 {
752         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
753         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
754         u64 delta_exec;
755
756         if (unlikely(!curr))
757                 return;
758
759         delta_exec = now - curr->exec_start;
760         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
761                 return;
762
763         curr->exec_start = now;
764
765         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
766                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
767
768         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
769         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
770
771         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
772         update_min_vruntime(cfs_rq);
773
774         if (entity_is_task(curr)) {
775                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
776
777                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
778                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
779                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
780         }
781
782         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
783 }
784
785 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
786 {
787         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
788 }
789
790 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
791 static inline void
792 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
793 {
794         u64 wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
795
796         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
797             likely(wait_start > se->statistics.wait_start))
798                 wait_start -= se->statistics.wait_start;
799
800         se->statistics.wait_start = wait_start;
801 }
802
803 static void
804 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
805 {
806         struct task_struct *p;
807         u64 delta;
808
809         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start;
810
811         if (entity_is_task(se)) {
812                 p = task_of(se);
813                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
814                         /*
815                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
816                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
817                          * prior to migration.
818                          */
819                         se->statistics.wait_start = delta;
820                         return;
821                 }
822                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
823         }
824
825         se->statistics.wait_max = max(se->statistics.wait_max, delta);
826         se->statistics.wait_count++;
827         se->statistics.wait_sum += delta;
828         se->statistics.wait_start = 0;
829 }
830
831 /*
832  * Task is being enqueued - update stats:
833  */
834 static inline void
835 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
836 {
837         /*
838          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
839          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
840          */
841         if (se != cfs_rq->curr)
842                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
843 }
844
845 static inline void
846 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
847 {
848         /*
849          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
850          * waiting task:
851          */
852         if (se != cfs_rq->curr)
853                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
854
855         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
856                 if (entity_is_task(se)) {
857                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
858
859                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
860                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
861                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
862                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
863                 }
864         }
865
866 }
867 #else
868 static inline void
869 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
870 {
871 }
872
873 static inline void
874 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
875 {
876 }
877
878 static inline void
879 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
880 {
881 }
882
883 static inline void
884 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
885 {
886 }
887 #endif
888
889 /*
890  * We are picking a new current task - update its stats:
891  */
892 static inline void
893 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
894 {
895         /*
896          * We are starting a new run period:
897          */
898         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
899 }
900
901 /**************************************************
902  * Scheduling class queueing methods:
903  */
904
905 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
906 /*
907  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
908  * calculated based on the tasks virtual memory size and
909  * numa_balancing_scan_size.
910  */
911 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
912 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
913
914 /* Portion of address space to scan in MB */
915 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
916
917 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
918 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
919
920 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
921 {
922         unsigned long rss = 0;
923         unsigned long nr_scan_pages;
924
925         /*
926          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
927          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
928          * on resident pages
929          */
930         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
931         rss = get_mm_rss(p->mm);
932         if (!rss)
933                 rss = nr_scan_pages;
934
935         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
936         return rss / nr_scan_pages;
937 }
938
939 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
940 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
941
942 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
943 {
944         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
945         unsigned int scan, floor;
946         unsigned int windows = 1;
947
948         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
949                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
950         floor = 1000 / windows;
951
952         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
953         return max_t(unsigned int, floor, scan);
954 }
955
956 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
957 {
958         unsigned int smin = task_scan_min(p);
959         unsigned int smax;
960
961         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
962         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
963         return max(smin, smax);
964 }
965
966 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
967 {
968         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
969         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
970 }
971
972 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
973 {
974         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
975         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
976 }
977
978 struct numa_group {
979         atomic_t refcount;
980
981         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
982         int nr_tasks;
983         pid_t gid;
984         int active_nodes;
985
986         struct rcu_head rcu;
987         unsigned long total_faults;
988         unsigned long max_faults_cpu;
989         /*
990          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
991          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
992          * more by CPU use than by memory faults.
993          */
994         unsigned long *faults_cpu;
995         unsigned long faults[0];
996 };
997
998 /* Shared or private faults. */
999 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1000
1001 /* Memory and CPU locality */
1002 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1003
1004 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1005 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1006
1007 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1008 {
1009         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
1010 }
1011
1012 /*
1013  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
1014  * occupy the first half of the array. The second half of the
1015  * array is for current counters, which are averaged into the
1016  * first set by task_numa_placement.
1017  */
1018 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1019 {
1020         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1021 }
1022
1023 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1024 {
1025         if (!p->numa_faults)
1026                 return 0;
1027
1028         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1029                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1030 }
1031
1032 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1033 {
1034         if (!p->numa_group)
1035                 return 0;
1036
1037         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1038                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1039 }
1040
1041 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1042 {
1043         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1044                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1045 }
1046
1047 /*
1048  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1049  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1050  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1051  */
1052 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1053
1054 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1055 {
1056         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1057 }
1058
1059 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1060 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1061                                         int maxdist, bool task)
1062 {
1063         unsigned long score = 0;
1064         int node;
1065
1066         /*
1067          * All nodes are directly connected, and the same distance
1068          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1069          */
1070         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1071                 return 0;
1072
1073         /*
1074          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1075          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1076          */
1077         for_each_online_node(node) {
1078                 unsigned long faults;
1079                 int dist = node_distance(nid, node);
1080
1081                 /*
1082                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1083                  * for placement; nid was already counted.
1084                  */
1085                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1086                         continue;
1087
1088                 /*
1089                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1090                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1091                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1092                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1093                  * of each group. Skip other nodes.
1094                  */
1095                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1096                                         dist > maxdist)
1097                         continue;
1098
1099                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1100                 if (task)
1101                         faults = task_faults(p, node);
1102                 else
1103                         faults = group_faults(p, node);
1104
1105                 /*
1106                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1107                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1108                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1109                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1110                  * The further away a node is, the less the faults count.
1111                  * This seems to result in good task placement.
1112                  */
1113                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1114                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1115                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1116                 }
1117
1118                 score += faults;
1119         }
1120
1121         return score;
1122 }
1123
1124 /*
1125  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1126  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1127  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1128  * evenly spread out between numa nodes.
1129  */
1130 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1131                                         int dist)
1132 {
1133         unsigned long faults, total_faults;
1134
1135         if (!p->numa_faults)
1136                 return 0;
1137
1138         total_faults = p->total_numa_faults;
1139
1140         if (!total_faults)
1141                 return 0;
1142
1143         faults = task_faults(p, nid);
1144         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1145
1146         return 1000 * faults / total_faults;
1147 }
1148
1149 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1150                                          int dist)
1151 {
1152         unsigned long faults, total_faults;
1153
1154         if (!p->numa_group)
1155                 return 0;
1156
1157         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1158
1159         if (!total_faults)
1160                 return 0;
1161
1162         faults = group_faults(p, nid);
1163         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1164
1165         return 1000 * faults / total_faults;
1166 }
1167
1168 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1169                                 int src_nid, int dst_cpu)
1170 {
1171         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1172         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1173         int last_cpupid, this_cpupid;
1174
1175         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1176
1177         /*
1178          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1179          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1180          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1181          *
1182          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1183          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1184          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1185          *
1186          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1187          * same result twice in a row, given these samples are fully
1188          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1189          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1190          *
1191          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1192          * act on an unlikely task<->page relation.
1193          */
1194         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1195         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1196                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1197                 return false;
1198
1199         /* Always allow migrate on private faults */
1200         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1201                 return true;
1202
1203         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1204         if (!ng)
1205                 return true;
1206
1207         /*
1208          * Destination node is much more heavily used than the source
1209          * node? Allow migration.
1210          */
1211         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1212                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1213                 return true;
1214
1215         /*
1216          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1217          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1218          *
1219          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1220          * --------------- * - > ---------------
1221          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1222          */
1223         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1224                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1225 }
1226
1227 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1228 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1229 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1230 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1231 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1232
1233 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1234 struct numa_stats {
1235         unsigned long nr_running;
1236         unsigned long load;
1237
1238         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1239         unsigned long compute_capacity;
1240
1241         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1242         unsigned long task_capacity;
1243         int has_free_capacity;
1244 };
1245
1246 /*
1247  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1248  */
1249 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1250 {
1251         int smt, cpu, cpus = 0;
1252         unsigned long capacity;
1253
1254         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1255         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1256                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1257
1258                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1259                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1260                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1261
1262                 cpus++;
1263         }
1264
1265         /*
1266          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1267          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1268          * not find this node attractive.
1269          *
1270          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1271          * imbalance and bail there.
1272          */
1273         if (!cpus)
1274                 return;
1275
1276         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1277         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1278         capacity = cpus / smt; /* cores */
1279
1280         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1281                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1282         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1283 }
1284
1285 struct task_numa_env {
1286         struct task_struct *p;
1287
1288         int src_cpu, src_nid;
1289         int dst_cpu, dst_nid;
1290
1291         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1292
1293         int imbalance_pct;
1294         int dist;
1295
1296         struct task_struct *best_task;
1297         long best_imp;
1298         int best_cpu;
1299 };
1300
1301 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1302                              struct task_struct *p, long imp)
1303 {
1304         if (env->best_task)
1305                 put_task_struct(env->best_task);
1306         if (p)
1307                 get_task_struct(p);
1308
1309         env->best_task = p;
1310         env->best_imp = imp;
1311         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1312 }
1313
1314 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1315                                 struct task_numa_env *env)
1316 {
1317         long imb, old_imb;
1318         long orig_src_load, orig_dst_load;
1319         long src_capacity, dst_capacity;
1320
1321         /*
1322          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1323          *
1324          * src_load        dst_load
1325          * ------------ vs ---------
1326          * src_capacity    dst_capacity
1327          */
1328         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1329         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1330
1331         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1332         if (dst_load < src_load)
1333                 swap(dst_load, src_load);
1334
1335         /* Is the difference below the threshold? */
1336         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1337               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1338         if (imb <= 0)
1339                 return false;
1340
1341         /*
1342          * The imbalance is above the allowed threshold.
1343          * Compare it with the old imbalance.
1344          */
1345         orig_src_load = env->src_stats.load;
1346         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1347
1348         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1349                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1350
1351         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1352                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1353
1354         /* Would this change make things worse? */
1355         return (imb > old_imb);
1356 }
1357
1358 /*
1359  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1360  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1361  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1362  * be exchanged with the source task
1363  */
1364 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1365                               long taskimp, long groupimp)
1366 {
1367         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1368         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1369         struct task_struct *cur;
1370         long src_load, dst_load;
1371         long load;
1372         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1373         long moveimp = imp;
1374         int dist = env->dist;
1375
1376         rcu_read_lock();
1377         cur = task_rcu_dereference(&dst_rq->curr);
1378         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
1379                 cur = NULL;
1380
1381         /*
1382          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1383          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1384          */
1385         if (cur == env->p)
1386                 goto unlock;
1387
1388         /*
1389          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1390          * source and destination node. Calculate the total differential for
1391          * the source task and potential destination task. The more negative
1392          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1393          * be incurred if the tasks were swapped.
1394          */
1395         if (cur) {
1396                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1397                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1398                         goto unlock;
1399
1400                 /*
1401                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1402                  * in any group then look only at task weights.
1403                  */
1404                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1405                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1406                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1407                         /*
1408                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1409                          * tasks within a group over tiny differences.
1410                          */
1411                         if (cur->numa_group)
1412                                 imp -= imp/16;
1413                 } else {
1414                         /*
1415                          * Compare the group weights. If a task is all by
1416                          * itself (not part of a group), use the task weight
1417                          * instead.
1418                          */
1419                         if (cur->numa_group)
1420                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1421                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1422                         else
1423                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1424                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1425                 }
1426         }
1427
1428         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1429                 goto unlock;
1430
1431         if (!cur) {
1432                 /* Is there capacity at our destination? */
1433                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1434                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1435                         goto unlock;
1436
1437                 goto balance;
1438         }
1439
1440         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1441         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1442                         dst_rq->nr_running == 1)
1443                 goto assign;
1444
1445         /*
1446          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1447          */
1448 balance:
1449         load = task_h_load(env->p);
1450         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1451         src_load = env->src_stats.load - load;
1452
1453         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1454                 /*
1455                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1456                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1457                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1458                  * so an actually idle CPU will win.
1459                  */
1460                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1461                         imp = moveimp - 1;
1462                         cur = NULL;
1463                         goto assign;
1464                 }
1465         }
1466
1467         if (imp <= env->best_imp)
1468                 goto unlock;
1469
1470         if (cur) {
1471                 load = task_h_load(cur);
1472                 dst_load -= load;
1473                 src_load += load;
1474         }
1475
1476         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1477                 goto unlock;
1478
1479         /*
1480          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1481          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1482          */
1483         if (!cur)
1484                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->dst_cpu);
1485
1486 assign:
1487         task_numa_assign(env, cur, imp);
1488 unlock:
1489         rcu_read_unlock();
1490 }
1491
1492 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1493                                 long taskimp, long groupimp)
1494 {
1495         int cpu;
1496
1497         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1498                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1499                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1500                         continue;
1501
1502                 env->dst_cpu = cpu;
1503                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1504         }
1505 }
1506
1507 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1508 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1509 {
1510         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1511         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1512
1513         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1514                 return false;
1515
1516         /*
1517          * Only consider a task move if the source has a higher load
1518          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1519          *
1520          *      src->load                dst->load
1521          * --------------------- vs ---------------------
1522          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1523          */
1524         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1525
1526             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1527                 return true;
1528
1529         return false;
1530 }
1531
1532 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1533 {
1534         struct task_numa_env env = {
1535                 .p = p,
1536
1537                 .src_cpu = task_cpu(p),
1538                 .src_nid = task_node(p),
1539
1540                 .imbalance_pct = 112,
1541
1542                 .best_task = NULL,
1543                 .best_imp = 0,
1544                 .best_cpu = -1,
1545         };
1546         struct sched_domain *sd;
1547         unsigned long taskweight, groupweight;
1548         int nid, ret, dist;
1549         long taskimp, groupimp;
1550
1551         /*
1552          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1553          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1554          *
1555          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1556          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1557          * to satisfy here.
1558          */
1559         rcu_read_lock();
1560         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1561         if (sd)
1562                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1563         rcu_read_unlock();
1564
1565         /*
1566          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1567          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1568          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1569          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1570          */
1571         if (unlikely(!sd)) {
1572                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1573                 return -EINVAL;
1574         }
1575
1576         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1577         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1578         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1579         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1580         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1581         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1582         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1583         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1584
1585         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1586         if (numa_has_capacity(&env))
1587                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1588
1589         /*
1590          * Look at other nodes in these cases:
1591          * - there is no space available on the preferred_nid
1592          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1593          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1594          *   we need to check other locations.
1595          */
1596         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group && p->numa_group->active_nodes > 1)) {
1597                 for_each_online_node(nid) {
1598                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1599                                 continue;
1600
1601                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1602                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1603                                                 dist != env.dist) {
1604                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1605                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1606                         }
1607
1608                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1609                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1610                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1611                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1612                                 continue;
1613
1614                         env.dist = dist;
1615                         env.dst_nid = nid;
1616                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1617                         if (numa_has_capacity(&env))
1618                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1619                 }
1620         }
1621
1622         /*
1623          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1624          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1625          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1626          * settle down.
1627          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1628          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1629          */
1630         if (p->numa_group) {
1631                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1632
1633                 if (env.best_cpu == -1)
1634                         nid = env.src_nid;
1635                 else
1636                         nid = env.dst_nid;
1637
1638                 if (ng->active_nodes > 1 && numa_is_active_node(env.dst_nid, ng))
1639                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1640         }
1641
1642         /* No better CPU than the current one was found. */
1643         if (env.best_cpu == -1)
1644                 return -EAGAIN;
1645
1646         /*
1647          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1648          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1649          */
1650         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1651
1652         if (env.best_task == NULL) {
1653                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1654                 if (ret != 0)
1655                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1656                 return ret;
1657         }
1658
1659         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1660         if (ret != 0)
1661                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1662         put_task_struct(env.best_task);
1663         return ret;
1664 }
1665
1666 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1667 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1668 {
1669         unsigned long interval = HZ;
1670
1671         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1672         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1673                 return;
1674
1675         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1676         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1677         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1678
1679         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1680         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1681                 return;
1682
1683         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1684         task_numa_migrate(p);
1685 }
1686
1687 /*
1688  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
1689  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1690  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1691  * located.
1692  */
1693 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
1694 {
1695         unsigned long faults, max_faults = 0;
1696         int nid, active_nodes = 0;
1697
1698         for_each_online_node(nid) {
1699                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1700                 if (faults > max_faults)
1701                         max_faults = faults;
1702         }
1703
1704         for_each_online_node(nid) {
1705                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1706                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
1707                         active_nodes++;
1708         }
1709
1710         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
1711         numa_group->active_nodes = active_nodes;
1712 }
1713
1714 /*
1715  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1716  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1717  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1718  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1719  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1720  */
1721 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1722 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1723
1724 /*
1725  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1726  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1727  * the page accesses are shared with other processes.
1728  * Otherwise, decrease the scan period.
1729  */
1730 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1731                         unsigned long shared, unsigned long private)
1732 {
1733         unsigned int period_slot;
1734         int ratio;
1735         int diff;
1736
1737         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1738         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1739
1740         /*
1741          * If there were no record hinting faults then either the task is
1742          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1743          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1744          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1745          * node is overloaded. In either case, scan slower
1746          */
1747         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1748                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1749                         p->numa_scan_period << 1);
1750
1751                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1752                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1753
1754                 return;
1755         }
1756
1757         /*
1758          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1759          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1760          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1761          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1762          */
1763         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1764         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1765         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1766                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1767                 if (!slot)
1768                         slot = 1;
1769                 diff = slot * period_slot;
1770         } else {
1771                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1772
1773                 /*
1774                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1775                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1776                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1777                  * speaking the intent is that there is little point
1778                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1779                  * simply bounce migrations uselessly
1780                  */
1781                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1782                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1783         }
1784
1785         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1786                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1787         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1788 }
1789
1790 /*
1791  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1792  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1793  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1794  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1795  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1796  */
1797 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1798 {
1799         u64 runtime, delta, now;
1800         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1801         now = p->se.exec_start;
1802         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1803
1804         if (p->last_task_numa_placement) {
1805                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1806                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1807         } else {
1808                 delta = p->se.avg.load_sum / p->se.load.weight;
1809                 *period = LOAD_AVG_MAX;
1810         }
1811
1812         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1813         p->last_task_numa_placement = now;
1814
1815         return delta;
1816 }
1817
1818 /*
1819  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1820  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1821  * otherwise workloads might not converge.
1822  */
1823 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1824 {
1825         nodemask_t nodes;
1826         int dist;
1827
1828         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1829         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1830                 return nid;
1831
1832         /*
1833          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
1834          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
1835          * both the node itself, and on nearby nodes.
1836          */
1837         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1838                 unsigned long score, max_score = 0;
1839                 int node, max_node = nid;
1840
1841                 dist = sched_max_numa_distance;
1842
1843                 for_each_online_node(node) {
1844                         score = group_weight(p, node, dist);
1845                         if (score > max_score) {
1846                                 max_score = score;
1847                                 max_node = node;
1848                         }
1849                 }
1850                 return max_node;
1851         }
1852
1853         /*
1854          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
1855          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
1856          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
1857          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
1858          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
1859          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
1860          * keep the complexity of the search down.
1861          */
1862         nodes = node_online_map;
1863         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
1864                 unsigned long max_faults = 0;
1865                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
1866                 int a, b;
1867
1868                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
1869                 if (!find_numa_distance(dist))
1870                         continue;
1871
1872                 for_each_node_mask(a, nodes) {
1873                         unsigned long faults = 0;
1874                         nodemask_t this_group;
1875                         nodes_clear(this_group);
1876
1877                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
1878                         for_each_node_mask(b, nodes) {
1879                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
1880                                         faults += group_faults(p, b);
1881                                         node_set(b, this_group);
1882                                         node_clear(b, nodes);
1883                                 }
1884                         }
1885
1886                         /* Remember the top group. */
1887                         if (faults > max_faults) {
1888                                 max_faults = faults;
1889                                 max_group = this_group;
1890                                 /*
1891                                  * subtle: at the smallest distance there is
1892                                  * just one node left in each "group", the
1893                                  * winner is the preferred nid.
1894                                  */
1895                                 nid = a;
1896                         }
1897                 }
1898                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
1899                 if (!max_faults)
1900                         break;
1901                 nodes = max_group;
1902         }
1903         return nid;
1904 }
1905
1906 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1907 {
1908         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1909         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1910         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1911         unsigned long total_faults;
1912         u64 runtime, period;
1913         spinlock_t *group_lock = NULL;
1914
1915         /*
1916          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
1917          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
1918          * that the field is read in a single access:
1919          */
1920         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1921         if (p->numa_scan_seq == seq)
1922                 return;
1923         p->numa_scan_seq = seq;
1924         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1925
1926         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
1927                        p->numa_faults_locality[1];
1928         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
1929
1930         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
1931         if (p->numa_group) {
1932                 group_lock = &p->numa_group->lock;
1933                 spin_lock_irq(group_lock);
1934         }
1935
1936         /* Find the node with the highest number of faults */
1937         for_each_online_node(nid) {
1938                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
1939                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
1940                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
1941                 int priv;
1942
1943                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
1944                         long diff, f_diff, f_weight;
1945
1946                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
1947                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
1948                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
1949                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
1950
1951                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
1952                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
1953                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
1954                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
1955
1956                         /*
1957                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
1958                          * count according to CPU use, instead of by the raw
1959                          * number of faults. Tasks with little runtime have
1960                          * little over-all impact on throughput, and thus their
1961                          * faults are less important.
1962                          */
1963                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
1964                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
1965                                    (total_faults + 1);
1966                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
1967                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
1968
1969                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
1970                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
1971                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
1972                         p->total_numa_faults += diff;
1973                         if (p->numa_group) {
1974                                 /*
1975                                  * safe because we can only change our own group
1976                                  *
1977                                  * mem_idx represents the offset for a given
1978                                  * nid and priv in a specific region because it
1979                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
1980                                  */
1981                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
1982                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
1983                                 p->numa_group->total_faults += diff;
1984                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
1985                         }
1986                 }
1987
1988                 if (faults > max_faults) {
1989                         max_faults = faults;
1990                         max_nid = nid;
1991                 }
1992
1993                 if (group_faults > max_group_faults) {
1994                         max_group_faults = group_faults;
1995                         max_group_nid = nid;
1996                 }
1997         }
1998
1999         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2000
2001         if (p->numa_group) {
2002                 numa_group_count_active_nodes(p->numa_group);
2003                 spin_unlock_irq(group_lock);
2004                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
2005         }
2006
2007         if (max_faults) {
2008                 /* Set the new preferred node */
2009                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2010                         sched_setnuma(p, max_nid);
2011
2012                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
2013                         numa_migrate_preferred(p);
2014         }
2015 }
2016
2017 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2018 {
2019         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
2020 }
2021
2022 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2023 {
2024         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
2025                 kfree_rcu(grp, rcu);
2026 }
2027
2028 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2029                         int *priv)
2030 {
2031         struct numa_group *grp, *my_grp;
2032         struct task_struct *tsk;
2033         bool join = false;
2034         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2035         int i;
2036
2037         if (unlikely(!p->numa_group)) {
2038                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2039                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2040
2041                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2042                 if (!grp)
2043                         return;
2044
2045                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
2046                 grp->active_nodes = 1;
2047                 grp->max_faults_cpu = 0;
2048                 spin_lock_init(&grp->lock);
2049                 grp->gid = p->pid;
2050                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2051                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2052                                                 nr_node_ids;
2053
2054                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2055                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2056
2057                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2058
2059                 grp->nr_tasks++;
2060                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2061         }
2062
2063         rcu_read_lock();
2064         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2065
2066         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2067                 goto no_join;
2068
2069         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2070         if (!grp)
2071                 goto no_join;
2072
2073         my_grp = p->numa_group;
2074         if (grp == my_grp)
2075                 goto no_join;
2076
2077         /*
2078          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2079          * the other task will join us.
2080          */
2081         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2082                 goto no_join;
2083
2084         /*
2085          * Tie-break on the grp address.
2086          */
2087         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2088                 goto no_join;
2089
2090         /* Always join threads in the same process. */
2091         if (tsk->mm == current->mm)
2092                 join = true;
2093
2094         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2095         if (flags & TNF_SHARED)
2096                 join = true;
2097
2098         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2099         *priv = !join;
2100
2101         if (join && !get_numa_group(grp))
2102                 goto no_join;
2103
2104         rcu_read_unlock();
2105
2106         if (!join)
2107                 return;
2108
2109         BUG_ON(irqs_disabled());
2110         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2111
2112         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2113                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2114                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2115         }
2116         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2117         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2118
2119         my_grp->nr_tasks--;
2120         grp->nr_tasks++;
2121
2122         spin_unlock(&my_grp->lock);
2123         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2124
2125         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2126
2127         put_numa_group(my_grp);
2128         return;
2129
2130 no_join:
2131         rcu_read_unlock();
2132         return;
2133 }
2134
2135 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2136 {
2137         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2138         void *numa_faults = p->numa_faults;
2139         unsigned long flags;
2140         int i;
2141
2142         if (grp) {
2143                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2144                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2145                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2146                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2147
2148                 grp->nr_tasks--;
2149                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2150                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2151                 put_numa_group(grp);
2152         }
2153
2154         p->numa_faults = NULL;
2155         kfree(numa_faults);
2156 }
2157
2158 /*
2159  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2160  */
2161 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2162 {
2163         struct task_struct *p = current;
2164         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2165         int cpu_node = task_node(current);
2166         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2167         struct numa_group *ng;
2168         int priv;
2169
2170         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2171                 return;
2172
2173         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2174         if (!p->mm)
2175                 return;
2176
2177         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2178         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2179                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2180                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2181
2182                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2183                 if (!p->numa_faults)
2184                         return;
2185
2186                 p->total_numa_faults = 0;
2187                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2188         }
2189
2190         /*
2191          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2192          * to be private if the accessing pid has not changed
2193          */
2194         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2195                 priv = 1;
2196         } else {
2197                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2198                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2199                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2200         }
2201
2202         /*
2203          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2204          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2205          * actively using should be counted as local. This allows the
2206          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2207          */
2208         ng = p->numa_group;
2209         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2210                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2211                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2212                 local = 1;
2213
2214         task_numa_placement(p);
2215
2216         /*
2217          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2218          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2219          */
2220         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2221                 numa_migrate_preferred(p);
2222
2223         if (migrated)
2224                 p->numa_pages_migrated += pages;
2225         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2226                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2227
2228         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2229         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2230         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2231 }
2232
2233 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2234 {
2235         /*
2236          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2237          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2238          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2239          * much of an issue though, since this is just used for
2240          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2241          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2242          */
2243         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2244         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2245 }
2246
2247 /*
2248  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2249  * Triggered from task_tick_numa().
2250  */
2251 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2252 {
2253         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2254         struct task_struct *p = current;
2255         struct mm_struct *mm = p->mm;
2256         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2257         struct vm_area_struct *vma;
2258         unsigned long start, end;
2259         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2260         long pages, virtpages;
2261
2262         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2263
2264         work->next = work; /* protect against double add */
2265         /*
2266          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2267          *
2268          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2269          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2270          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2271          * work.
2272          */
2273         if (p->flags & PF_EXITING)
2274                 return;
2275
2276         if (!mm->numa_next_scan) {
2277                 mm->numa_next_scan = now +
2278                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2279         }
2280
2281         /*
2282          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2283          */
2284         migrate = mm->numa_next_scan;
2285         if (time_before(now, migrate))
2286                 return;
2287
2288         if (p->numa_scan_period == 0) {
2289                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2290                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2291         }
2292
2293         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2294         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2295                 return;
2296
2297         /*
2298          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2299          * the next time around.
2300          */
2301         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2302
2303         start = mm->numa_scan_offset;
2304         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2305         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2306         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2307         if (!pages)
2308                 return;
2309
2310
2311         down_read(&mm->mmap_sem);
2312         vma = find_vma(mm, start);
2313         if (!vma) {
2314                 reset_ptenuma_scan(p);
2315                 start = 0;
2316                 vma = mm->mmap;
2317         }
2318         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2319                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2320                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2321                         continue;
2322                 }
2323
2324                 /*
2325                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2326                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2327                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2328                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2329                  */
2330                 if (!vma->vm_mm ||
2331                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2332                         continue;
2333
2334                 /*
2335                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2336                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2337                  */
2338                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2339                         continue;
2340
2341                 do {
2342                         start = max(start, vma->vm_start);
2343                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2344                         end = min(end, vma->vm_end);
2345                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2346
2347                         /*
2348                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2349                          * hpages that have at least one present PTE that
2350                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2351                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2352                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2353                          * areas faster.
2354                          */
2355                         if (nr_pte_updates)
2356                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2357                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2358
2359                         start = end;
2360                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2361                                 goto out;
2362
2363                         cond_resched();
2364                 } while (end != vma->vm_end);
2365         }
2366
2367 out:
2368         /*
2369          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2370          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2371          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2372          * scanner to the start so check it now.
2373          */
2374         if (vma)
2375                 mm->numa_scan_offset = start;
2376         else
2377                 reset_ptenuma_scan(p);
2378         up_read(&mm->mmap_sem);
2379
2380         /*
2381          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2382          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2383          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2384          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2385          */
2386         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2387                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2388                 p->node_stamp += 32 * diff;
2389         }
2390 }
2391
2392 /*
2393  * Drive the periodic memory faults..
2394  */
2395 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2396 {
2397         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2398         u64 period, now;
2399
2400         /*
2401          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2402          */
2403         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2404                 return;
2405
2406         /*
2407          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2408          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2409          * task needs to have done some actual work before we bother with
2410          * NUMA placement.
2411          */
2412         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2413         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2414
2415         if (now > curr->node_stamp + period) {
2416                 if (!curr->node_stamp)
2417                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2418                 curr->node_stamp += period;
2419
2420                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2421                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2422                         task_work_add(curr, work, true);
2423                 }
2424         }
2425 }
2426 #else
2427 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2428 {
2429 }
2430
2431 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2432 {
2433 }
2434
2435 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2436 {
2437 }
2438 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2439
2440 static void
2441 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2442 {
2443         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2444         if (!parent_entity(se))
2445                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2446 #ifdef CONFIG_SMP
2447         if (entity_is_task(se)) {
2448                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2449
2450                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2451                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2452         }
2453 #endif
2454         cfs_rq->nr_running++;
2455 }
2456
2457 static void
2458 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2459 {
2460         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2461         if (!parent_entity(se))
2462                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2463 #ifdef CONFIG_SMP
2464         if (entity_is_task(se)) {
2465                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2466                 list_del_init(&se->group_node);
2467         }
2468 #endif
2469         cfs_rq->nr_running--;
2470 }
2471
2472 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2473 # ifdef CONFIG_SMP
2474 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2475 {
2476         long tg_weight, load, shares;
2477
2478         /*
2479          * This really should be: cfs_rq->avg.load_avg, but instead we use
2480          * cfs_rq->load.weight, which is its upper bound. This helps ramp up
2481          * the shares for small weight interactive tasks.
2482          */
2483         load = scale_load_down(cfs_rq->load.weight);
2484
2485         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2486
2487         /* Ensure tg_weight >= load */
2488         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2489         tg_weight += load;
2490
2491         shares = (tg->shares * load);
2492         if (tg_weight)
2493                 shares /= tg_weight;
2494
2495         if (shares < MIN_SHARES)
2496                 shares = MIN_SHARES;
2497         if (shares > tg->shares)
2498                 shares = tg->shares;
2499
2500         return shares;
2501 }
2502 # else /* CONFIG_SMP */
2503 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2504 {
2505         return tg->shares;
2506 }
2507 # endif /* CONFIG_SMP */
2508
2509 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2510                             unsigned long weight)
2511 {
2512         if (se->on_rq) {
2513                 /* commit outstanding execution time */
2514                 if (cfs_rq->curr == se)
2515                         update_curr(cfs_rq);
2516                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2517         }
2518
2519         update_load_set(&se->load, weight);
2520
2521         if (se->on_rq)
2522                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2523 }
2524
2525 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2526
2527 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2528 {
2529         struct task_group *tg;
2530         struct sched_entity *se;
2531         long shares;
2532
2533         tg = cfs_rq->tg;
2534         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2535         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2536                 return;
2537 #ifndef CONFIG_SMP
2538         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2539                 return;
2540 #endif
2541         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2542
2543         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2544 }
2545 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2546 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2547 {
2548 }
2549 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2550
2551 #ifdef CONFIG_SMP
2552 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2553 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2554         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2555         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2556         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2557         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2558         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2559         0x85aac367, 0x82cd8698,
2560 };
2561
2562 /*
2563  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2564  * over-estimates when re-combining.
2565  */
2566 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2567             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2568          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2569         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2570 };
2571
2572 /*
2573  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n, where n%32=0). Values are rolled down to
2574  * lower integers. See Documentation/scheduler/sched-avg.txt how these
2575  * were generated:
2576  */
2577 static const u32 __accumulated_sum_N32[] = {
2578             0, 23371, 35056, 40899, 43820, 45281,
2579         46011, 46376, 46559, 46650, 46696, 46719,
2580 };
2581
2582 /*
2583  * Approximate:
2584  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2585  */
2586 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2587 {
2588         unsigned int local_n;
2589
2590         if (!n)
2591                 return val;
2592         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2593                 return 0;
2594
2595         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2596         local_n = n;
2597
2598         /*
2599          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2600          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2601          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2602          *
2603          * To achieve constant time decay_load.
2604          */
2605         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2606                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2607                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2608         }
2609
2610         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2611         return val;
2612 }
2613
2614 /*
2615  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2616  * average will be: \Sum 1024*y^n
2617  *
2618  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2619  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2620  */
2621 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2622 {
2623         u32 contrib = 0;
2624
2625         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2626                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2627         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2628                 return LOAD_AVG_MAX;
2629
2630         /* Since n < LOAD_AVG_MAX_N, n/LOAD_AVG_PERIOD < 11 */
2631         contrib = __accumulated_sum_N32[n/LOAD_AVG_PERIOD];
2632         n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2633         contrib = decay_load(contrib, n);
2634         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2635 }
2636
2637 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
2638
2639 /*
2640  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2641  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2642  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2643  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2644  *
2645  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2646  *      p0            p1           p2
2647  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2648  *
2649  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2650  *
2651  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2652  * following representation of historical load:
2653  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2654  *
2655  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2656  *   y^32 = 0.5
2657  *
2658  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2659  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2660  * (u_0).
2661  *
2662  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2663  * sum again by y is sufficient to update:
2664  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2665  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2666  */
2667 static __always_inline int
2668 __update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2669                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2670 {
2671         u64 delta, scaled_delta, periods;
2672         u32 contrib;
2673         unsigned int delta_w, scaled_delta_w, decayed = 0;
2674         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
2675
2676         delta = now - sa->last_update_time;
2677         /*
2678          * This should only happen when time goes backwards, which it
2679          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2680          */
2681         if ((s64)delta < 0) {
2682                 sa->last_update_time = now;
2683                 return 0;
2684         }
2685
2686         /*
2687          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2688          * approximation of 1us and fast to compute.
2689          */
2690         delta >>= 10;
2691         if (!delta)
2692                 return 0;
2693         sa->last_update_time = now;
2694
2695         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2696         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
2697
2698         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2699         delta_w = sa->period_contrib;
2700         if (delta + delta_w >= 1024) {
2701                 decayed = 1;
2702
2703                 /* how much left for next period will start over, we don't know yet */
2704                 sa->period_contrib = 0;
2705
2706                 /*
2707                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2708                  * out how much from delta we need to complete the current
2709                  * period and accrue it.
2710                  */
2711                 delta_w = 1024 - delta_w;
2712                 scaled_delta_w = cap_scale(delta_w, scale_freq);
2713                 if (weight) {
2714                         sa->load_sum += weight * scaled_delta_w;
2715                         if (cfs_rq) {
2716                                 cfs_rq->runnable_load_sum +=
2717                                                 weight * scaled_delta_w;
2718                         }
2719                 }
2720                 if (running)
2721                         sa->util_sum += scaled_delta_w * scale_cpu;
2722
2723                 delta -= delta_w;
2724
2725                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2726                 periods = delta / 1024;
2727                 delta %= 1024;
2728
2729                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods + 1);
2730                 if (cfs_rq) {
2731                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2732                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods + 1);
2733                 }
2734                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods + 1);
2735
2736                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2737                 contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2738                 contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
2739                 if (weight) {
2740                         sa->load_sum += weight * contrib;
2741                         if (cfs_rq)
2742                                 cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2743                 }
2744                 if (running)
2745                         sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
2746         }
2747
2748         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2749         scaled_delta = cap_scale(delta, scale_freq);
2750         if (weight) {
2751                 sa->load_sum += weight * scaled_delta;
2752                 if (cfs_rq)
2753                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * scaled_delta;
2754         }
2755         if (running)
2756                 sa->util_sum += scaled_delta * scale_cpu;
2757
2758         sa->period_contrib += delta;
2759
2760         if (decayed) {
2761                 sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2762                 if (cfs_rq) {
2763                         cfs_rq->runnable_load_avg =
2764                                 div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2765                 }
2766                 sa->util_avg = sa->util_sum / LOAD_AVG_MAX;
2767         }
2768
2769         return decayed;
2770 }
2771
2772 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2773 /*
2774  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share (which is done)
2775  * and effective_load (which is not done because it is too costly).
2776  */
2777 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
2778 {
2779         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2780
2781         /*
2782          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
2783          */
2784         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
2785                 return;
2786
2787         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
2788                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
2789                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
2790         }
2791 }
2792
2793 /*
2794  * Called within set_task_rq() right before setting a task's cpu. The
2795  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
2796  * including the state of rq->lock, should be made.
2797  */
2798 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
2799                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
2800 {
2801         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2802                 return;
2803
2804         /*
2805          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
2806          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
2807          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
2808          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
2809          * the wakee more load sounds not bad.
2810          */
2811         if (se->avg.last_update_time && prev) {
2812                 u64 p_last_update_time;
2813                 u64 n_last_update_time;
2814
2815 #ifndef CONFIG_64BIT
2816                 u64 p_last_update_time_copy;
2817                 u64 n_last_update_time_copy;
2818
2819                 do {
2820                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
2821                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
2822
2823                         smp_rmb();
2824
2825                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
2826                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
2827
2828                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
2829                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
2830 #else
2831                 p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
2832                 n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
2833 #endif
2834                 __update_load_avg(p_last_update_time, cpu_of(rq_of(prev)),
2835                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2836                 se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
2837         }
2838 }
2839 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2840 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
2841 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2842
2843 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
2844
2845 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq)
2846 {
2847         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2848         int cpu = cpu_of(rq);
2849
2850         if (cpu == smp_processor_id() && &rq->cfs == cfs_rq) {
2851                 unsigned long max = rq->cpu_capacity_orig;
2852
2853                 /*
2854                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
2855                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
2856                  * a real problem -- added to that it only calls on the local
2857                  * CPU, so if we enqueue remotely we'll miss an update, but
2858                  * the next tick/schedule should update.
2859                  *
2860                  * It will not get called when we go idle, because the idle
2861                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
2862                  * number include things like RT tasks.
2863                  *
2864                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
2865                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
2866                  *
2867                  * See cpu_util().
2868                  */
2869                 cpufreq_update_util(rq_clock(rq),
2870                                     min(cfs_rq->avg.util_avg, max), max);
2871         }
2872 }
2873
2874 /*
2875  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
2876  *
2877  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2878  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2879  * values.
2880  */
2881 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
2882         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2883         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
2884         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2885         res = var - val;                                        \
2886         if (res > var)                                          \
2887                 res = 0;                                        \
2888         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2889 } while (0)
2890
2891 /* Group cfs_rq's load_avg is used for task_h_load and update_cfs_share */
2892 static inline int
2893 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq, bool update_freq)
2894 {
2895         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
2896         int decayed, removed_load = 0, removed_util = 0;
2897
2898         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
2899                 s64 r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
2900                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
2901                 sub_positive(&sa->load_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
2902                 removed_load = 1;
2903         }
2904
2905         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
2906                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
2907                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
2908                 sub_positive(&sa->util_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
2909                 removed_util = 1;
2910         }
2911
2912         decayed = __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2913                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
2914
2915 #ifndef CONFIG_64BIT
2916         smp_wmb();
2917         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
2918 #endif
2919
2920         if (update_freq && (decayed || removed_util))
2921                 cfs_rq_util_change(cfs_rq);
2922
2923         return decayed || removed_load;
2924 }
2925
2926 /* Update task and its cfs_rq load average */
2927 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg)
2928 {
2929         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2930         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2931         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2932         int cpu = cpu_of(rq);
2933
2934         /*
2935          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
2936          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
2937          */
2938         __update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
2939                           se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2940                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2941
2942         if (update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, true) && update_tg)
2943                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2944 }
2945
2946 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2947 {
2948         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2949                 goto skip_aging;
2950
2951         /*
2952          * If we got migrated (either between CPUs or between cgroups) we'll
2953          * have aged the average right before clearing @last_update_time.
2954          */
2955         if (se->avg.last_update_time) {
2956                 __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2957                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2958
2959                 /*
2960                  * XXX: we could have just aged the entire load away if we've been
2961                  * absent from the fair class for too long.
2962                  */
2963         }
2964
2965 skip_aging:
2966         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2967         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2968         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
2969         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
2970         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
2971
2972         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
2973 }
2974
2975 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2976 {
2977         __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2978                           &se->avg, se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2979                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2980
2981         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
2982         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se->avg.load_sum);
2983         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
2984         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
2985
2986         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
2987 }
2988
2989 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
2990 static inline void
2991 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2992 {
2993         struct sched_avg *sa = &se->avg;
2994         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2995         int migrated, decayed;
2996
2997         migrated = !sa->last_update_time;
2998         if (!migrated) {
2999                 __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
3000                         se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
3001                         cfs_rq->curr == se, NULL);
3002         }
3003
3004         decayed = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, !migrated);
3005
3006         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
3007         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
3008
3009         if (migrated)
3010                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3011
3012         if (decayed || migrated)
3013                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3014 }
3015
3016 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
3017 static inline void
3018 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3019 {
3020         update_load_avg(se, 1);
3021
3022         cfs_rq->runnable_load_avg =
3023                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
3024         cfs_rq->runnable_load_sum =
3025                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
3026 }
3027
3028 #ifndef CONFIG_64BIT
3029 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3030 {
3031         u64 last_update_time_copy;
3032         u64 last_update_time;
3033
3034         do {
3035                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3036                 smp_rmb();
3037                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3038         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3039
3040         return last_update_time;
3041 }
3042 #else
3043 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3044 {
3045         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3046 }
3047 #endif
3048
3049 /*
3050  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3051  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3052  */
3053 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3054 {
3055         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3056         u64 last_update_time;
3057
3058         /*
3059          * Newly created task or never used group entity should not be removed
3060          * from its (source) cfs_rq
3061          */
3062         if (se->avg.last_update_time == 0)
3063                 return;
3064
3065         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3066
3067         __update_load_avg(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), &se->avg, 0, 0, NULL);
3068         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
3069         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
3070 }
3071
3072 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3073 {
3074         return cfs_rq->runnable_load_avg;
3075 }
3076
3077 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3078 {
3079         return cfs_rq->avg.load_avg;
3080 }
3081
3082 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
3083
3084 #else /* CONFIG_SMP */
3085
3086 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int not_used)
3087 {
3088         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3089         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3090
3091         cpufreq_trigger_update(rq_clock(rq));
3092 }
3093
3094 static inline void
3095 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3096 static inline void
3097 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3098 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
3099
3100 static inline void
3101 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3102 static inline void
3103 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3104
3105 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
3106 {
3107         return 0;
3108 }
3109
3110 #endif /* CONFIG_SMP */
3111
3112 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3113 {
3114 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3115         struct task_struct *tsk = NULL;
3116
3117         if (entity_is_task(se))
3118                 tsk = task_of(se);
3119
3120         if (se->statistics.sleep_start) {
3121                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
3122
3123                 if ((s64)delta < 0)
3124                         delta = 0;
3125
3126                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
3127                         se->statistics.sleep_max = delta;
3128
3129                 se->statistics.sleep_start = 0;
3130                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
3131
3132                 if (tsk) {
3133                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
3134                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
3135                 }
3136         }
3137         if (se->statistics.block_start) {
3138                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
3139
3140                 if ((s64)delta < 0)
3141                         delta = 0;
3142
3143                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
3144                         se->statistics.block_max = delta;
3145
3146                 se->statistics.block_start = 0;
3147                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
3148
3149                 if (tsk) {
3150                         if (tsk->in_iowait) {
3151                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
3152                                 se->statistics.iowait_count++;
3153                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
3154                         }
3155
3156                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
3157
3158                         /*
3159                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
3160                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
3161                          * amount of time that the task spent sleeping:
3162                          */
3163                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
3164                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
3165                                                 (void *)get_wchan(tsk),
3166                                                 delta >> 20);
3167                         }
3168                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
3169                 }
3170         }
3171 #endif
3172 }
3173
3174 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3175 {
3176 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3177         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3178
3179         if (d < 0)
3180                 d = -d;
3181
3182         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3183                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
3184 #endif
3185 }
3186
3187 static void
3188 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3189 {
3190         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3191
3192         /*
3193          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3194          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3195          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3196          * stays open at the end.
3197          */
3198         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3199                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3200
3201         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3202         if (!initial) {
3203                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3204
3205                 /*
3206                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3207                  * for a gentler effect of sleepers:
3208                  */
3209                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3210                         thresh >>= 1;
3211
3212                 vruntime -= thresh;
3213         }
3214
3215         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3216         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3217 }
3218
3219 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3220
3221 static inline void check_schedstat_required(void)
3222 {
3223 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3224         if (schedstat_enabled())
3225                 return;
3226
3227         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
3228         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
3229                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
3230                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
3231                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
3232                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
3233                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
3234                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
3235                              "kernel parameter schedstats=enabled or "
3236                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
3237         }
3238 #endif
3239 }
3240
3241
3242 /*
3243  * MIGRATION
3244  *
3245  *      dequeue
3246  *        update_curr()
3247  *          update_min_vruntime()
3248  *        vruntime -= min_vruntime
3249  *
3250  *      enqueue
3251  *        update_curr()
3252  *          update_min_vruntime()
3253  *        vruntime += min_vruntime
3254  *
3255  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
3256  * min_vruntime are up-to-date.
3257  *
3258  * WAKEUP (remote)
3259  *
3260  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
3261  *        vruntime -= min_vruntime
3262  *
3263  *      enqueue
3264  *        update_curr()
3265  *          update_min_vruntime()
3266  *        vruntime += min_vruntime
3267  *
3268  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
3269  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
3270  */
3271
3272 static void
3273 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3274 {
3275         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
3276         bool curr = cfs_rq->curr == se;
3277
3278         /*
3279          * If we're the current task, we must renormalise before calling
3280          * update_curr().
3281          */
3282         if (renorm && curr)
3283                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3284
3285         update_curr(cfs_rq);
3286
3287         /*
3288          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
3289          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
3290          * placed in the past could significantly boost this task to the
3291          * fairness detriment of existing tasks.
3292          */
3293         if (renorm && !curr)
3294                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3295
3296         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3297         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3298         update_cfs_shares(cfs_rq);
3299
3300         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
3301                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3302                 if (schedstat_enabled())
3303                         enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
3304         }
3305
3306         check_schedstat_required();
3307         if (schedstat_enabled()) {
3308                 update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
3309                 check_spread(cfs_rq, se);
3310         }
3311         if (!curr)
3312                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3313         se->on_rq = 1;
3314
3315         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3316                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3317                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3318         }
3319 }
3320
3321 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3322 {
3323         for_each_sched_entity(se) {
3324                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3325                 if (cfs_rq->last != se)
3326                         break;
3327
3328                 cfs_rq->last = NULL;
3329         }
3330 }
3331
3332 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3333 {
3334         for_each_sched_entity(se) {
3335                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3336                 if (cfs_rq->next != se)
3337                         break;
3338
3339                 cfs_rq->next = NULL;
3340         }
3341 }
3342
3343 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3344 {
3345         for_each_sched_entity(se) {
3346                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3347                 if (cfs_rq->skip != se)
3348                         break;
3349
3350                 cfs_rq->skip = NULL;
3351         }
3352 }
3353
3354 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3355 {
3356         if (cfs_rq->last == se)
3357                 __clear_buddies_last(se);
3358
3359         if (cfs_rq->next == se)
3360                 __clear_buddies_next(se);
3361
3362         if (cfs_rq->skip == se)
3363                 __clear_buddies_skip(se);
3364 }
3365
3366 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3367
3368 static void
3369 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3370 {
3371         /*
3372          * Update run-time statistics of the 'current'.
3373          */
3374         update_curr(cfs_rq);
3375         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3376
3377         if (schedstat_enabled())
3378                 update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
3379
3380         clear_buddies(cfs_rq, se);
3381
3382         if (se != cfs_rq->curr)
3383                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3384         se->on_rq = 0;
3385         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3386
3387         /*
3388          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
3389          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
3390          * movement in our normalized position.
3391          */
3392         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3393                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3394
3395         /* return excess runtime on last dequeue */
3396         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3397
3398         update_min_vruntime(cfs_rq);
3399         update_cfs_shares(cfs_rq);
3400 }
3401
3402 /*
3403  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3404  */
3405 static void
3406 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3407 {
3408         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3409         struct sched_entity *se;
3410         s64 delta;
3411
3412         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3413         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3414         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3415                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3416                 /*
3417                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3418                  * re-elected due to buddy favours.
3419                  */
3420                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3421                 return;
3422         }
3423
3424         /*
3425          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3426          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3427          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3428          */
3429         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3430                 return;
3431
3432         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3433         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3434
3435         if (delta < 0)
3436                 return;
3437
3438         if (delta > ideal_runtime)
3439                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3440 }
3441
3442 static void
3443 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3444 {
3445         /* 'current' is not kept within the tree. */
3446         if (se->on_rq) {
3447                 /*
3448                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3449                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3450                  * runqueue.
3451                  */
3452                 if (schedstat_enabled())
3453                         update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3454                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3455                 update_load_avg(se, 1);
3456         }
3457
3458         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3459         cfs_rq->curr = se;
3460 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3461         /*
3462          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3463          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3464          * when there are only lesser-weight tasks around):
3465          */
3466         if (schedstat_enabled() && rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3467                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
3468                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
3469         }
3470 #endif
3471         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3472 }
3473
3474 static int
3475 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3476
3477 /*
3478  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3479  * 1) keep things fair between processes/task groups
3480  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3481  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3482  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3483  */
3484 static struct sched_entity *
3485 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3486 {
3487         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3488         struct sched_entity *se;
3489
3490         /*
3491          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3492          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3493          */
3494         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3495                 left = curr;
3496
3497         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3498
3499         /*
3500          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3501          * be done without getting too unfair.
3502          */
3503         if (cfs_rq->skip == se) {
3504                 struct sched_entity *second;
3505
3506                 if (se == curr) {
3507                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3508                 } else {
3509                         second = __pick_next_entity(se);
3510                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3511                                 second = curr;
3512                 }
3513
3514                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3515                         se = second;
3516         }
3517
3518         /*
3519          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3520          */
3521         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3522                 se = cfs_rq->last;
3523
3524         /*
3525          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3526          */
3527         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3528                 se = cfs_rq->next;
3529
3530         clear_buddies(cfs_rq, se);
3531
3532         return se;
3533 }
3534
3535 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3536
3537 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3538 {
3539         /*
3540          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3541          * was not called and update_curr() has to be done:
3542          */
3543         if (prev->on_rq)
3544                 update_curr(cfs_rq);
3545
3546         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3547         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3548
3549         if (schedstat_enabled()) {
3550                 check_spread(cfs_rq, prev);
3551                 if (prev->on_rq)
3552                         update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3553         }
3554
3555         if (prev->on_rq) {
3556                 /* Put 'current' back into the tree. */
3557                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3558                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3559                 update_load_avg(prev, 0);
3560         }
3561         cfs_rq->curr = NULL;
3562 }
3563
3564 static void
3565 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3566 {
3567         /*
3568          * Update run-time statistics of the 'current'.
3569          */
3570         update_curr(cfs_rq);
3571
3572         /*
3573          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3574          */
3575         update_load_avg(curr, 1);
3576         update_cfs_shares(cfs_rq);
3577
3578 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3579         /*
3580          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3581          * validating it and just reschedule.
3582          */
3583         if (queued) {
3584                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3585                 return;
3586         }
3587         /*
3588          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3589          */
3590         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3591                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3592                 return;
3593 #endif
3594
3595         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3596                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3597 }
3598
3599
3600 /**************************************************
3601  * CFS bandwidth control machinery
3602  */
3603
3604 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3605
3606 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3607 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3608
3609 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3610 {
3611         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3612 }
3613
3614 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3615 {
3616         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3617 }
3618
3619 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3620 {
3621         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3622 }
3623 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3624 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3625 {
3626         return true;
3627 }
3628
3629 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3630 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3631 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3632
3633 /*
3634  * default period for cfs group bandwidth.
3635  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3636  */
3637 static inline u64 default_cfs_period(void)
3638 {
3639         return 100000000ULL;
3640 }
3641
3642 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3643 {
3644         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3645 }
3646
3647 /*
3648  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3649  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3650  * additional synchronization around rq->lock.
3651  *
3652  * requires cfs_b->lock
3653  */
3654 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3655 {
3656         u64 now;
3657
3658         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3659                 return;
3660
3661         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3662         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3663         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3664 }
3665
3666 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3667 {
3668         return &tg->cfs_bandwidth;
3669 }
3670
3671 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3672 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3673 {
3674         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3675                 return cfs_rq->throttled_clock_task - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3676
3677         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3678 }
3679
3680 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3681 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3682 {
3683         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3684         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3685         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3686
3687         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3688         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3689
3690         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3691         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3692                 amount = min_amount;
3693         else {
3694                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3695
3696                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3697                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3698                         cfs_b->runtime -= amount;
3699                         cfs_b->idle = 0;
3700                 }
3701         }
3702         expires = cfs_b->runtime_expires;
3703         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3704
3705         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3706         /*
3707          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3708          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3709          * issued.
3710          */
3711         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3712                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3713
3714         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3715 }
3716
3717 /*
3718  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3719  * fact that rq->clock snapshots this value.
3720  */
3721 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3722 {
3723         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3724
3725         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3726         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3727                 return;
3728
3729         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3730                 return;
3731
3732         /*
3733          * If the local deadline has passed we have to consider the
3734          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3735          * has not truly expired.
3736          *
3737          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3738          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3739          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3740          * exact equality, so a partial write will still work.
3741          */
3742
3743         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3744                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3745                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3746         } else {
3747                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3748                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3749         }
3750 }
3751
3752 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3753 {
3754         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3755         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3756         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3757
3758         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3759                 return;
3760
3761         /*
3762          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3763          * hierarchy can be throttled
3764          */
3765         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3766                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3767 }
3768
3769 static __always_inline
3770 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3771 {
3772         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3773                 return;
3774
3775         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3776 }
3777
3778 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3779 {
3780         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3781 }
3782
3783 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3784 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3785 {
3786         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3787 }
3788
3789 /*
3790  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3791  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3792  * load-balance operations.
3793  */
3794 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3795                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3796 {
3797         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3798
3799         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3800         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3801
3802         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3803                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3804 }
3805
3806 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3807 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3808 {
3809         struct rq *rq = data;
3810         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3811
3812         cfs_rq->throttle_count--;
3813         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3814                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3815                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3816                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3817         }
3818
3819         return 0;
3820 }
3821
3822 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3823 {
3824         struct rq *rq = data;
3825         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3826
3827         /* group is entering throttled state, stop time */
3828         if (!cfs_rq->throttle_count)
3829                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3830         cfs_rq->throttle_count++;
3831
3832         return 0;
3833 }
3834
3835 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3836 {
3837         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3838         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3839         struct sched_entity *se;
3840         long task_delta, dequeue = 1;
3841         bool empty;
3842
3843         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3844
3845         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3846         rcu_read_lock();
3847         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3848         rcu_read_unlock();
3849
3850         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3851         for_each_sched_entity(se) {
3852                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3853                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3854                 if (!se->on_rq)
3855                         break;
3856
3857                 if (dequeue)
3858                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3859                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3860
3861                 if (qcfs_rq->load.weight)
3862                         dequeue = 0;
3863         }
3864
3865         if (!se)
3866                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3867
3868         cfs_rq->throttled = 1;
3869         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3870         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3871         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3872
3873         /*
3874          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3875          * distribute_cfs_runtime will not see us
3876          */
3877         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3878
3879         /*
3880          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
3881          * timer is running.
3882          */
3883         if (empty)
3884                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3885
3886         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3887 }
3888
3889 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3890 {
3891         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3892         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3893         struct sched_entity *se;
3894         int enqueue = 1;
3895         long task_delta;
3896
3897         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3898
3899         cfs_rq->throttled = 0;
3900
3901         update_rq_clock(rq);
3902
3903         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3904         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3905         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3906         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3907
3908         /* update hierarchical throttle state */
3909         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3910
3911         if (!cfs_rq->load.weight)
3912                 return;
3913
3914         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3915         for_each_sched_entity(se) {
3916                 if (se->on_rq)
3917                         enqueue = 0;
3918
3919                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3920                 if (enqueue)
3921                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3922                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3923
3924                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3925                         break;
3926         }
3927
3928         if (!se)
3929                 add_nr_running(rq, task_delta);
3930
3931         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3932         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3933                 resched_curr(rq);
3934 }
3935
3936 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3937                 u64 remaining, u64 expires)
3938 {
3939         struct cfs_rq *cfs_rq;
3940         u64 runtime;
3941         u64 starting_runtime = remaining;
3942
3943         rcu_read_lock();
3944         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3945                                 throttled_list) {
3946                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3947
3948                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3949                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3950                         goto next;
3951
3952                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3953                 if (runtime > remaining)
3954                         runtime = remaining;
3955                 remaining -= runtime;
3956
3957                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3958                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3959
3960                 /* we check whether we're throttled above */
3961                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3962                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3963
3964 next:
3965                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
3966
3967                 if (!remaining)
3968                         break;
3969         }
3970         rcu_read_unlock();
3971
3972         return starting_runtime - remaining;
3973 }
3974
3975 /*
3976  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
3977  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
3978  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
3979  * used to track this state.
3980  */
3981 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
3982 {
3983         u64 runtime, runtime_expires;
3984         int throttled;
3985
3986         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
3987         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3988                 goto out_deactivate;
3989
3990         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3991         cfs_b->nr_periods += overrun;
3992
3993         /*
3994          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
3995          * we're going inactive then everything else can be deferred
3996          */
3997         if (cfs_b->idle && !throttled)
3998                 goto out_deactivate;
3999
4000         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
4001
4002         if (!throttled) {
4003                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
4004                 cfs_b->idle = 1;
4005                 return 0;
4006         }
4007
4008         /* account preceding periods in which throttling occurred */
4009         cfs_b->nr_throttled += overrun;
4010
4011         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
4012
4013         /*
4014          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
4015          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
4016          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
4017          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
4018          * only by limited amounts in that extreme case.
4019          */
4020         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
4021                 runtime = cfs_b->runtime;
4022                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4023                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
4024                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
4025                                                  runtime_expires);
4026                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4027
4028                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4029
4030                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4031         }
4032
4033         /*
4034          * While we are ensured activity in the period following an
4035          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
4036          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
4037          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
4038          */
4039         cfs_b->idle = 0;
4040
4041         return 0;
4042
4043 out_deactivate:
4044         return 1;
4045 }
4046
4047 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
4048 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
4049 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
4050 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
4051 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
4052 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
4053
4054 /*
4055  * Are we near the end of the current quota period?
4056  *
4057  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
4058  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
4059  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
4060  */
4061 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
4062 {
4063         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
4064         u64 remaining;
4065
4066         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
4067         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
4068                 return 1;
4069
4070         /* is a quota refresh about to occur? */
4071         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
4072         if (remaining < min_expire)
4073                 return 1;
4074
4075         return 0;
4076 }
4077
4078 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4079 {
4080         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
4081
4082         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
4083         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
4084                 return;
4085
4086         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
4087                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
4088                         HRTIMER_MODE_REL);
4089 }
4090
4091 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
4092 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4093 {
4094         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4095         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
4096
4097         if (slack_runtime <= 0)
4098                 return;
4099
4100         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4101         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
4102             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
4103                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
4104
4105                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
4106                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
4107                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
4108                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
4109         }
4110         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4111
4112         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
4113         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
4114 }
4115
4116 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4117 {
4118         if (!cfs_bandwidth_used())
4119                 return;
4120
4121         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
4122                 return;
4123
4124         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4125 }
4126
4127 /*
4128  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
4129  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
4130  */
4131 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4132 {
4133         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
4134         u64 expires;
4135
4136         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
4137         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4138         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
4139                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4140                 return;
4141         }
4142
4143         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
4144                 runtime = cfs_b->runtime;
4145
4146         expires = cfs_b->runtime_expires;
4147         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4148
4149         if (!runtime)
4150                 return;
4151
4152         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
4153
4154         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4155         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
4156                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4157         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4158 }
4159
4160 /*
4161  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
4162  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
4163  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
4164  */
4165 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
4166 {
4167         if (!cfs_bandwidth_used())
4168                 return;
4169
4170         /* Synchronize hierarchical throttle counter: */
4171         if (unlikely(!cfs_rq->throttle_uptodate)) {
4172                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4173                 struct cfs_rq *pcfs_rq;
4174                 struct task_group *tg;
4175
4176                 cfs_rq->throttle_uptodate = 1;
4177
4178                 /* Get closest up-to-date node, because leaves go first: */
4179                 for (tg = cfs_rq->tg->parent; tg; tg = tg->parent) {
4180                         pcfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4181                         if (pcfs_rq->throttle_uptodate)
4182                                 break;
4183                 }
4184                 if (tg) {
4185                         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
4186                         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4187                 }
4188         }
4189
4190         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
4191         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
4192                 return;
4193
4194         /* ensure the group is not already throttled */
4195         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4196                 return;
4197
4198         /* update runtime allocation */
4199         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
4200         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
4201                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4202 }
4203
4204 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
4205 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4206 {
4207         if (!cfs_bandwidth_used())
4208                 return false;
4209
4210         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4211                 return false;
4212
4213         /*
4214          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
4215          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
4216          */
4217         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4218                 return true;
4219
4220         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4221         return true;
4222 }
4223
4224 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
4225 {
4226         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4227                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
4228
4229         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
4230
4231         return HRTIMER_NORESTART;
4232 }
4233
4234 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4235 {
4236         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4237                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4238         int overrun;
4239         int idle = 0;
4240
4241         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4242         for (;;) {
4243                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
4244                 if (!overrun)
4245                         break;
4246
4247                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
4248         }
4249         if (idle)
4250                 cfs_b->period_active = 0;
4251         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4252
4253         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4254 }
4255
4256 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4257 {
4258         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4259         cfs_b->runtime = 0;
4260         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4261         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4262
4263         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4264         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4265         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4266         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4267         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4268 }
4269
4270 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4271 {
4272         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4273         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4274 }
4275
4276 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4277 {
4278         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4279
4280         if (!cfs_b->period_active) {
4281                 cfs_b->period_active = 1;
4282                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4283                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4284         }
4285 }
4286
4287 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4288 {
4289         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4290         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4291                 return;
4292
4293         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4294         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4295 }
4296
4297 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4298 {
4299         struct cfs_rq *cfs_rq;
4300
4301         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4302                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
4303
4304                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4305                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4306                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4307         }
4308 }
4309
4310 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4311 {
4312         struct cfs_rq *cfs_rq;
4313
4314         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4315                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4316                         continue;
4317
4318                 /*
4319                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4320                  * there's some valid quota amount
4321                  */
4322                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4323                 /*
4324                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4325                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4326                  */
4327                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4328
4329                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4330                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4331         }
4332 }
4333
4334 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4335 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4336 {
4337         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4338 }
4339
4340 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4341 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4342 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4343 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4344
4345 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4346 {
4347         return 0;
4348 }
4349
4350 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4351 {
4352         return 0;
4353 }
4354
4355 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4356                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4357 {
4358         return 0;
4359 }
4360
4361 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4362
4363 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4364 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4365 #endif
4366
4367 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4368 {
4369         return NULL;
4370 }
4371 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4372 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4373 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4374
4375 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4376
4377 /**************************************************
4378  * CFS operations on tasks:
4379  */
4380
4381 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4382 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4383 {
4384         struct sched_entity *se = &p->se;
4385         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4386
4387         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4388
4389         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
4390                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4391                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4392                 s64 delta = slice - ran;
4393
4394                 if (delta < 0) {
4395                         if (rq->curr == p)
4396                                 resched_curr(rq);
4397                         return;
4398                 }
4399                 hrtick_start(rq, delta);
4400         }
4401 }
4402
4403 /*
4404  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4405  * current task is from our class and nr_running is low enough
4406  * to matter.
4407  */
4408 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4409 {
4410         struct task_struct *curr = rq->curr;
4411
4412         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4413                 return;
4414
4415         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4416                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4417 }
4418 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4419 static inline void
4420 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4421 {
4422 }
4423
4424 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4425 {
4426 }
4427 #endif
4428
4429 /*
4430  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4431  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4432  * then put the task into the rbtree:
4433  */
4434 static void
4435 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4436 {
4437         struct cfs_rq *cfs_rq;
4438         struct sched_entity *se = &p->se;
4439
4440         for_each_sched_entity(se) {
4441                 if (se->on_rq)
4442                         break;
4443                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4444                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4445
4446                 /*
4447                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4448                  *
4449                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4450                  * post the final h_nr_running increment below.
4451                 */
4452                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4453                         break;
4454                 cfs_rq->h_nr_running++;
4455
4456                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4457         }
4458
4459         for_each_sched_entity(se) {
4460                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4461                 cfs_rq->h_nr_running++;
4462
4463                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4464                         break;
4465
4466                 update_load_avg(se, 1);
4467                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4468         }
4469
4470         if (!se)
4471                 add_nr_running(rq, 1);
4472
4473         hrtick_update(rq);
4474 }
4475
4476 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4477
4478 /*
4479  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4480  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4481  * update the fair scheduling stats:
4482  */
4483 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4484 {
4485         struct cfs_rq *cfs_rq;
4486         struct sched_entity *se = &p->se;
4487         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4488
4489         for_each_sched_entity(se) {
4490                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4491                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4492
4493                 /*
4494                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4495                  *
4496                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4497                  * post the final h_nr_running decrement below.
4498                 */
4499                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4500                         break;
4501                 cfs_rq->h_nr_running--;
4502
4503                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4504                 if (cfs_rq->load.weight) {
4505                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
4506                         se = parent_entity(se);
4507                         /*
4508                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4509                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4510                          */
4511                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
4512                                 set_next_buddy(se);
4513                         break;
4514                 }
4515                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4516         }
4517
4518         for_each_sched_entity(se) {
4519                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4520                 cfs_rq->h_nr_running--;
4521
4522                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4523                         break;
4524
4525                 update_load_avg(se, 1);
4526                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4527         }
4528
4529         if (!se)
4530                 sub_nr_running(rq, 1);
4531
4532         hrtick_update(rq);
4533 }
4534
4535 #ifdef CONFIG_SMP
4536 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4537 /*
4538  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4539  */
4540
4541 /*
4542  * The exact cpuload calculated at every tick would be:
4543  *
4544  *   load' = (1 - 1/2^i) * load + (1/2^i) * cur_load
4545  *
4546  * If a cpu misses updates for n ticks (as it was idle) and update gets
4547  * called on the n+1-th tick when cpu may be busy, then we have:
4548  *
4549  *   load_n   = (1 - 1/2^i)^n * load_0
4550  *   load_n+1 = (1 - 1/2^i)   * load_n + (1/2^i) * cur_load
4551  *
4552  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4553  *
4554  *   load' = (1 - 1/2^i)^n * load
4555  *
4556  * Because x^(n+m) := x^n * x^m we can decompose any x^n in power-of-2 factors.
4557  * This allows us to precompute the above in said factors, thereby allowing the
4558  * reduction of an arbitrary n in O(log_2 n) steps. (See also
4559  * fixed_power_int())
4560  *
4561  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4562  */
4563 #define DEGRADE_SHIFT           7
4564
4565 static const u8 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4566 static const u8 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4567         {   0,   0,  0,  0,  0,  0, 0, 0 },
4568         {  64,  32,  8,  0,  0,  0, 0, 0 },
4569         {  96,  72, 40, 12,  1,  0, 0, 0 },
4570         { 112,  98, 75, 43, 15,  1, 0, 0 },
4571         { 120, 112, 98, 76, 45, 16, 2, 0 }
4572 };
4573
4574 /*
4575  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4576  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4577  * adding any new load.
4578  */
4579 static unsigned long
4580 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4581 {
4582         int j = 0;
4583
4584         if (!missed_updates)
4585                 return load;
4586
4587         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4588                 return 0;
4589
4590         if (idx == 1)
4591                 return load >> missed_updates;
4592
4593         while (missed_updates) {
4594                 if (missed_updates % 2)
4595                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4596
4597                 missed_updates >>= 1;
4598                 j++;
4599         }
4600         return load;
4601 }
4602 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
4603
4604 /**
4605  * __cpu_load_update - update the rq->cpu_load[] statistics
4606  * @this_rq: The rq to update statistics for
4607  * @this_load: The current load
4608  * @pending_updates: The number of missed updates
4609  *
4610  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4611  * scheduler tick (TICK_NSEC).
4612  *
4613  * This function computes a decaying average:
4614  *
4615  *   load[i]' = (1 - 1/2^i) * load[i] + (1/2^i) * load
4616  *
4617  * Because of NOHZ it might not get called on every tick which gives need for
4618  * the @pending_updates argument.
4619  *
4620  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i) * load[i]_n-1 + (1/2^i) * load_n-1
4621  *             = A * load[i]_n-1 + B ; A := (1 - 1/2^i), B := (1/2^i) * load
4622  *             = A * (A * load[i]_n-2 + B) + B
4623  *             = A * (A * (A * load[i]_n-3 + B) + B) + B
4624  *             = A^3 * load[i]_n-3 + (A^2 + A + 1) * B
4625  *             = A^n * load[i]_0 + (A^(n-1) + A^(n-2) + ... + 1) * B
4626  *             = A^n * load[i]_0 + ((1 - A^n) / (1 - A)) * B
4627  *             = (1 - 1/2^i)^n * (load[i]_0 - load) + load
4628  *
4629  * In the above we've assumed load_n := load, which is true for NOHZ_FULL as
4630  * any change in load would have resulted in the tick being turned back on.
4631  *
4632  * For regular NOHZ, this reduces to:
4633  *
4634  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i)^n * load[i]_0
4635  *
4636  * see decay_load_misses(). For NOHZ_FULL we get to subtract and add the extra
4637  * term.
4638  */
4639 static void cpu_load_update(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4640                             unsigned long pending_updates)
4641 {
4642         unsigned long __maybe_unused tickless_load = this_rq->cpu_load[0];
4643         int i, scale;
4644
4645         this_rq->nr_load_updates++;
4646
4647         /* Update our load: */
4648         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4649         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4650                 unsigned long old_load, new_load;
4651
4652                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4653
4654                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4655 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4656                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4657                 if (tickless_load) {
4658                         old_load -= decay_load_missed(tickless_load, pending_updates - 1, i);
4659                         /*
4660                          * old_load can never be a negative value because a
4661                          * decayed tickless_load cannot be greater than the
4662                          * original tickless_load.
4663                          */
4664                         old_load += tickless_load;
4665                 }
4666 #endif
4667                 new_load = this_load;
4668                 /*
4669                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
4670                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
4671                  * example.
4672                  */
4673                 if (new_load > old_load)
4674                         new_load += scale - 1;
4675
4676                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
4677         }
4678
4679         sched_avg_update(this_rq);
4680 }
4681
4682 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4683 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4684 {
4685         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
4686 }
4687
4688 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4689 /*
4690  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
4691  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
4692  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
4693  *
4694  * Therefore we need to avoid the delta approach from the regular tick when
4695  * possible since that would seriously skew the load calculation. This is why we
4696  * use cpu_load_update_periodic() for CPUs out of nohz. However we'll rely on
4697  * jiffies deltas for updates happening while in nohz mode (idle ticks, idle
4698  * loop exit, nohz_idle_balance, nohz full exit...)
4699  *
4700  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
4701  */
4702
4703 static void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
4704                                  unsigned long curr_jiffies,
4705                                  unsigned long load)
4706 {
4707         unsigned long pending_updates;
4708
4709         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4710         if (pending_updates) {
4711                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4712                 /*
4713                  * In the regular NOHZ case, we were idle, this means load 0.
4714                  * In the NOHZ_FULL case, we were non-idle, we should consider
4715                  * its weighted load.
4716                  */
4717                 cpu_load_update(this_rq, load, pending_updates);
4718         }
4719 }
4720
4721 /*
4722  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
4723  * idle balance.
4724  */
4725 static void cpu_load_update_idle(struct rq *this_rq)
4726 {
4727         /*
4728          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
4729          */
4730         if (weighted_cpuload(cpu_of(this_rq)))
4731                 return;
4732
4733         cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), 0);
4734 }
4735
4736 /*
4737  * Record CPU load on nohz entry so we know the tickless load to account
4738  * on nohz exit. cpu_load[0] happens then to be updated more frequently
4739  * than other cpu_load[idx] but it should be fine as cpu_load readers
4740  * shouldn't rely into synchronized cpu_load[*] updates.
4741  */
4742 void cpu_load_update_nohz_start(void)
4743 {
4744         struct rq *this_rq = this_rq();
4745
4746         /*
4747          * This is all lockless but should be fine. If weighted_cpuload changes
4748          * concurrently we'll exit nohz. And cpu_load write can race with
4749          * cpu_load_update_idle() but both updater would be writing the same.
4750          */
4751         this_rq->cpu_load[0] = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4752 }
4753
4754 /*
4755  * Account the tickless load in the end of a nohz frame.
4756  */
4757 void cpu_load_update_nohz_stop(void)
4758 {
4759         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4760         struct rq *this_rq = this_rq();
4761         unsigned long load;
4762
4763         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4764                 return;
4765
4766         load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4767         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
4768         update_rq_clock(this_rq);
4769         cpu_load_update_nohz(this_rq, curr_jiffies, load);
4770         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
4771 }
4772 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
4773 static inline void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
4774                                         unsigned long curr_jiffies,
4775                                         unsigned long load) { }
4776 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
4777
4778 static void cpu_load_update_periodic(struct rq *this_rq, unsigned long load)
4779 {
4780 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4781         /* See the mess around cpu_load_update_nohz(). */
4782         this_rq->last_load_update_tick = READ_ONCE(jiffies);
4783 #endif
4784         cpu_load_update(this_rq, load, 1);
4785 }
4786
4787 /*
4788  * Called from scheduler_tick()
4789  */
4790 void cpu_load_update_active(struct rq *this_rq)
4791 {
4792         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4793
4794         if (tick_nohz_tick_stopped())
4795                 cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), load);
4796         else
4797                 cpu_load_update_periodic(this_rq, load);
4798 }
4799
4800 /*
4801  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4802  * according to the scheduling class and "nice" value.
4803  *
4804  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4805  * balance conservatively.
4806  */
4807 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4808 {
4809         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4810         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4811
4812         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4813                 return total;
4814
4815         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4816 }
4817
4818 /*
4819  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4820  * according to the scheduling class and "nice" value.
4821  */
4822 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4823 {
4824         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4825         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4826
4827         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4828                 return total;
4829
4830         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4831 }
4832
4833 static unsigned long capacity_of(int cpu)
4834 {
4835         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
4836 }
4837
4838 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
4839 {
4840         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
4841 }
4842
4843 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4844 {
4845         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4846         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4847         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
4848
4849         if (nr_running)
4850                 return load_avg / nr_running;
4851
4852         return 0;
4853 }
4854
4855 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4856 /*
4857  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4858  *
4859  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4860  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4861  * can calculate the shift in shares.
4862  *
4863  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4864  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4865  * total group weight.
4866  *
4867  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4868  * distribution (s_i) using:
4869  *
4870  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4871  *
4872  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4873  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4874  * shares distribution (s_i):
4875  *
4876  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4877  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4878  *
4879  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4880  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4881  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4882  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4883  *
4884  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4885  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4886  *
4887  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4888  *
4889  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4890  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4891  * weight and shares distributions like:
4892  *
4893  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4894  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4895  *
4896  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4897  *
4898  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4899  *
4900  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4901  *
4902  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4903  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4904  * 4/7) times the weight of the group.
4905  */
4906 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4907 {
4908         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4909
4910         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4911                 return wl;
4912
4913         for_each_sched_entity(se) {
4914                 struct cfs_rq *cfs_rq = se->my_q;
4915                 long W, w = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
4916
4917                 tg = cfs_rq->tg;
4918
4919                 /*
4920                  * W = @wg + \Sum rw_j
4921                  */
4922                 W = wg + atomic_long_read(&tg->load_avg);
4923
4924                 /* Ensure \Sum rw_j >= rw_i */
4925                 W -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
4926                 W += w;
4927
4928                 /*
4929                  * w = rw_i + @wl
4930                  */
4931                 w += wl;
4932
4933                 /*
4934                  * wl = S * s'_i; see (2)
4935                  */
4936                 if (W > 0 && w < W)
4937                         wl = (w * (long)tg->shares) / W;
4938                 else
4939                         wl = tg->shares;
4940
4941                 /*
4942                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
4943                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
4944                  * calc_cfs_shares().
4945                  */
4946                 if (wl < MIN_SHARES)
4947                         wl = MIN_SHARES;
4948
4949                 /*
4950                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
4951                  */
4952                 wl -= se->avg.load_avg;
4953
4954                 /*
4955                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
4956                  * the final effective load change on the root group. Since
4957                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
4958                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
4959                  * resulting from this level per the above.
4960                  */
4961                 wg = 0;
4962         }
4963
4964         return wl;
4965 }
4966 #else
4967
4968 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4969 {
4970         return wl;
4971 }
4972
4973 #endif
4974
4975 static void record_wakee(struct task_struct *p)
4976 {
4977         /*
4978          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
4979          * jiffy will not have built up many flips.
4980          */
4981         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
4982                 current->wakee_flips >>= 1;
4983                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
4984         }
4985
4986         if (current->last_wakee != p) {
4987                 current->last_wakee = p;
4988                 current->wakee_flips++;
4989         }
4990 }
4991
4992 /*
4993  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
4994  *
4995  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
4996  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
4997  *
4998  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
4999  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5000  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5001  *
5002  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5003  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5004  *
5005  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5006  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5007  * socket size.
5008  */
5009 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5010 {
5011         unsigned int master = current->wakee_flips;
5012         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5013         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5014
5015         if (master < slave)
5016                 swap(master, slave);
5017         if (slave < factor || master < slave * factor)
5018                 return 0;
5019         return 1;
5020 }
5021
5022 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
5023 {
5024         s64 this_load, load;
5025         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5026         int idx, this_cpu, prev_cpu;
5027         struct task_group *tg;
5028         unsigned long weight;
5029         int balanced;
5030
5031         idx       = sd->wake_idx;
5032         this_cpu  = smp_processor_id();
5033         prev_cpu  = task_cpu(p);
5034         load      = source_load(prev_cpu, idx);
5035         this_load = target_load(this_cpu, idx);
5036
5037         /*
5038          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
5039          * effect of the currently running task from the load
5040          * of the current CPU:
5041          */
5042         if (sync) {
5043                 tg = task_group(current);
5044                 weight = current->se.avg.load_avg;
5045
5046                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
5047                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
5048         }
5049
5050         tg = task_group(p);
5051         weight = p->se.avg.load_avg;
5052
5053         /*
5054          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
5055          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
5056          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
5057          * about that, so that's good too.
5058          *
5059          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
5060          * task to be woken on this_cpu.
5061          */
5062         this_eff_load = 100;
5063         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5064
5065         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5066         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5067
5068         if (this_load > 0) {
5069                 this_eff_load *= this_load +
5070                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
5071
5072                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
5073         }
5074
5075         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
5076
5077         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5078
5079         if (!balanced)
5080                 return 0;
5081
5082         schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
5083         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
5084
5085         return 1;
5086 }
5087
5088 /*
5089  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5090  * domain.
5091  */
5092 static struct sched_group *
5093 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5094                   int this_cpu, int sd_flag)
5095 {
5096         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5097         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
5098         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5099         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5100
5101         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5102                 load_idx = sd->wake_idx;
5103
5104         do {
5105                 unsigned long load, avg_load;
5106                 int local_group;
5107                 int i;
5108
5109                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5110                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
5111                                         tsk_cpus_allowed(p)))
5112                         continue;
5113
5114                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5115                                                sched_group_cpus(group));
5116
5117                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
5118                 avg_load = 0;
5119
5120                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
5121                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5122                         if (local_group)
5123                                 load = source_load(i, load_idx);
5124                         else
5125                                 load = target_load(i, load_idx);
5126
5127                         avg_load += load;
5128                 }
5129
5130                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5131                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
5132
5133                 if (local_group) {
5134                         this_load = avg_load;
5135                 } else if (avg_load < min_load) {
5136                         min_load = avg_load;
5137                         idlest = group;
5138                 }
5139         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5140
5141         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
5142                 return NULL;
5143         return idlest;
5144 }
5145
5146 /*
5147  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
5148  */
5149 static int
5150 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5151 {
5152         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5153         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5154         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5155         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5156         int shallowest_idle_cpu = -1;
5157         int i;
5158
5159         /* Traverse only the allowed CPUs */
5160         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
5161                 if (idle_cpu(i)) {
5162                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5163                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5164                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5165                                 /*
5166                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5167                                  * has the smallest exit latency irrespective
5168                                  * of any idle timestamp.
5169                                  */
5170                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5171                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5172                                 shallowest_idle_cpu = i;
5173                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5174                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5175                                 /*
5176                                  * If equal or no active idle state, then
5177                                  * the most recently idled CPU might have
5178                                  * a warmer cache.
5179                                  */
5180                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5181                                 shallowest_idle_cpu = i;
5182                         }
5183                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5184                         load = weighted_cpuload(i);
5185                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
5186                                 min_load = load;
5187                                 least_loaded_cpu = i;
5188                         }
5189                 }
5190         }
5191
5192         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5193 }
5194
5195 /*
5196  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
5197  */
5198 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
5199 {
5200         struct sched_domain *sd;
5201         struct sched_group *sg;
5202         int i = task_cpu(p);
5203
5204         if (idle_cpu(target))
5205                 return target;
5206
5207         /*
5208          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
5209          */
5210         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
5211                 return i;
5212
5213         /*
5214          * Otherwise, iterate the domains and find an eligible idle cpu.
5215          *
5216          * A completely idle sched group at higher domains is more
5217          * desirable than an idle group at a lower level, because lower
5218          * domains have smaller groups and usually share hardware
5219          * resources which causes tasks to contend on them, e.g. x86
5220          * hyperthread siblings in the lowest domain (SMT) can contend
5221          * on the shared cpu pipeline.
5222          *
5223          * However, while we prefer idle groups at higher domains
5224          * finding an idle cpu at the lowest domain is still better than
5225          * returning 'target', which we've already established, isn't
5226          * idle.
5227          */
5228         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
5229         for_each_lower_domain(sd) {
5230                 sg = sd->groups;
5231                 do {
5232                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
5233                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
5234                                 goto next;
5235
5236                         /* Ensure the entire group is idle */
5237                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
5238                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
5239                                         goto next;
5240                         }
5241
5242                         /*
5243                          * It doesn't matter which cpu we pick, the
5244                          * whole group is idle.
5245                          */
5246                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
5247                                         tsk_cpus_allowed(p));
5248                         goto done;
5249 next:
5250                         sg = sg->next;
5251                 } while (sg != sd->groups);
5252         }
5253 done:
5254         return target;
5255 }
5256
5257 /*
5258  * cpu_util returns the amount of capacity of a CPU that is used by CFS
5259  * tasks. The unit of the return value must be the one of capacity so we can
5260  * compare the utilization with the capacity of the CPU that is available for
5261  * CFS task (ie cpu_capacity).
5262  *
5263  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
5264  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
5265  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
5266  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
5267  * (arch_scale_freq_capacity()).
5268  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
5269  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
5270  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
5271  *
5272  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
5273  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
5274  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
5275  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
5276  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
5277  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
5278  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
5279  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
5280  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
5281  * migrations (scheduler-driven DVFS).
5282  */
5283 static int cpu_util(int cpu)
5284 {
5285         unsigned long util = cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg;
5286         unsigned long capacity = capacity_orig_of(cpu);
5287
5288         return (util >= capacity) ? capacity : util;
5289 }
5290
5291 /*
5292  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
5293  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
5294  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
5295  *
5296  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
5297  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
5298  *
5299  * Returns the target cpu number.
5300  *
5301  * preempt must be disabled.
5302  */
5303 static int
5304 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
5305 {
5306         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
5307         int cpu = smp_processor_id();
5308         int new_cpu = prev_cpu;
5309         int want_affine = 0;
5310         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
5311
5312         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
5313                 record_wakee(p);
5314                 want_affine = !wake_wide(p) && cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p));
5315         }
5316
5317         rcu_read_lock();
5318         for_each_domain(cpu, tmp) {
5319                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5320                         break;
5321
5322                 /*
5323                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
5324                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
5325                  */
5326                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
5327                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
5328                         affine_sd = tmp;
5329                         break;
5330                 }
5331
5332                 if (tmp->flags & sd_flag)
5333                         sd = tmp;
5334                 else if (!want_affine)
5335                         break;
5336         }
5337
5338         if (affine_sd) {
5339                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
5340                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
5341                         new_cpu = cpu;
5342         }
5343
5344         if (!sd) {
5345                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
5346                         new_cpu = select_idle_sibling(p, new_cpu);
5347
5348         } else while (sd) {
5349                 struct sched_group *group;
5350                 int weight;
5351
5352                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5353                         sd = sd->child;
5354                         continue;
5355                 }
5356
5357                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5358                 if (!group) {
5359                         sd = sd->child;
5360                         continue;
5361                 }
5362
5363                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
5364                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
5365                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
5366                         sd = sd->child;
5367                         continue;
5368                 }
5369
5370                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
5371                 cpu = new_cpu;
5372                 weight = sd->span_weight;
5373                 sd = NULL;
5374                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5375                         if (weight <= tmp->span_weight)
5376                                 break;
5377                         if (tmp->flags & sd_flag)
5378                                 sd = tmp;
5379                 }
5380                 /* while loop will break here if sd == NULL */
5381         }
5382         rcu_read_unlock();
5383
5384         return new_cpu;
5385 }
5386
5387 /*
5388  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
5389  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
5390  * previous cpu. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
5391  */
5392 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
5393 {
5394         /*
5395          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
5396          * deal with this by subtracting the old and adding the new
5397          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
5398          * the task on the new runqueue.
5399          */
5400         if (p->state == TASK_WAKING) {
5401                 struct sched_entity *se = &p->se;
5402                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5403                 u64 min_vruntime;
5404
5405 #ifndef CONFIG_64BIT
5406                 u64 min_vruntime_copy;
5407
5408                 do {
5409                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
5410                         smp_rmb();
5411                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
5412                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
5413 #else
5414                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
5415 #endif
5416
5417                 se->vruntime -= min_vruntime;
5418         }
5419
5420         /*
5421          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
5422          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
5423          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
5424          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
5425          * load sounds not bad.
5426          */
5427         remove_entity_load_avg(&p->se);
5428
5429         /* Tell new CPU we are migrated */
5430         p->se.avg.last_update_time = 0;
5431
5432         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
5433         p->se.exec_start = 0;
5434 }
5435
5436 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
5437 {
5438         remove_entity_load_avg(&p->se);
5439 }
5440 #endif /* CONFIG_SMP */
5441
5442 static unsigned long
5443 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5444 {
5445         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
5446
5447         /*
5448          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
5449          * to virtual-time in his units.
5450          *
5451          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
5452          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
5453          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
5454          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
5455          * be smaller, again penalizing the lighter task.
5456          *
5457          * This is especially important for buddies when the leftmost
5458          * task is higher priority than the buddy.
5459          */
5460         return calc_delta_fair(gran, se);
5461 }
5462
5463 /*
5464  * Should 'se' preempt 'curr'.
5465  *
5466  *             |s1
5467  *        |s2
5468  *   |s3
5469  *         g
5470  *      |<--->|c
5471  *
5472  *  w(c, s1) = -1
5473  *  w(c, s2) =  0
5474  *  w(c, s3) =  1
5475  *
5476  */
5477 static int
5478 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5479 {
5480         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
5481
5482         if (vdiff <= 0)
5483                 return -1;
5484
5485         gran = wakeup_gran(curr, se);
5486         if (vdiff > gran)
5487                 return 1;
5488
5489         return 0;
5490 }
5491
5492 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
5493 {
5494         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5495                 return;
5496
5497         for_each_sched_entity(se)
5498                 cfs_rq_of(se)->last = se;
5499 }
5500
5501 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
5502 {
5503         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5504                 return;
5505
5506         for_each_sched_entity(se)
5507                 cfs_rq_of(se)->next = se;
5508 }
5509
5510 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
5511 {
5512         for_each_sched_entity(se)
5513                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
5514 }
5515
5516 /*
5517  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
5518  */
5519 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
5520 {
5521         struct task_struct *curr = rq->curr;
5522         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
5523         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5524         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
5525         int next_buddy_marked = 0;
5526
5527         if (unlikely(se == pse))
5528                 return;
5529
5530         /*
5531          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
5532          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
5533          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
5534          * next-buddy nomination below.
5535          */
5536         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
5537                 return;
5538
5539         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
5540                 set_next_buddy(pse);
5541                 next_buddy_marked = 1;
5542         }
5543
5544         /*
5545          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
5546          * wake up path.
5547          *
5548          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
5549          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
5550          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
5551          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
5552          * below.
5553          */
5554         if (test_tsk_need_resched(curr))
5555                 return;
5556
5557         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
5558         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
5559             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
5560                 goto preempt;
5561
5562         /*
5563          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
5564          * is driven by the tick):
5565          */
5566         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
5567                 return;
5568
5569         find_matching_se(&se, &pse);
5570         update_curr(cfs_rq_of(se));
5571         BUG_ON(!pse);
5572         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
5573                 /*
5574                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
5575                  * triggering this preemption.
5576                  */
5577                 if (!next_buddy_marked)
5578                         set_next_buddy(pse);
5579                 goto preempt;
5580         }
5581
5582         return;
5583
5584 preempt:
5585         resched_curr(rq);
5586         /*
5587          * Only set the backward buddy when the current task is still
5588          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
5589          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
5590          * point, either of which can * drop the rq lock.
5591          *
5592          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
5593          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
5594          */
5595         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
5596                 return;
5597
5598         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
5599                 set_last_buddy(se);
5600 }
5601
5602 static struct task_struct *
5603 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct pin_cookie cookie)
5604 {
5605         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
5606         struct sched_entity *se;
5607         struct task_struct *p;
5608         int new_tasks;
5609
5610 again:
5611 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5612         if (!cfs_rq->nr_running)
5613                 goto idle;
5614
5615         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
5616                 goto simple;
5617
5618         /*
5619          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
5620          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
5621          *
5622          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
5623          * hierarchy, only change the part that actually changes.
5624          */
5625
5626         do {
5627                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
5628
5629                 /*
5630                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
5631                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
5632                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
5633                  * forget we've ever seen it.
5634                  */
5635                 if (curr) {
5636                         if (curr->on_rq)
5637                                 update_curr(cfs_rq);
5638                         else
5639                                 curr = NULL;
5640
5641                         /*
5642                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
5643                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
5644                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
5645                          * be correct.
5646                          */
5647                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
5648                                 goto simple;
5649                 }
5650
5651                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
5652                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5653         } while (cfs_rq);
5654
5655         p = task_of(se);
5656
5657         /*
5658          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
5659          * is a different task than we started out with, try and touch the
5660          * least amount of cfs_rqs.
5661          */
5662         if (prev != p) {
5663                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
5664
5665                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
5666                         int se_depth = se->depth;
5667                         int pse_depth = pse->depth;
5668
5669                         if (se_depth <= pse_depth) {
5670                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
5671                                 pse = parent_entity(pse);
5672                         }
5673                         if (se_depth >= pse_depth) {
5674                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
5675                                 se = parent_entity(se);
5676                         }
5677                 }
5678
5679                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
5680                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5681         }
5682
5683         if (hrtick_enabled(rq))
5684                 hrtick_start_fair(rq, p);
5685
5686         return p;
5687 simple:
5688         cfs_rq = &rq->cfs;
5689 #endif
5690
5691         if (!cfs_rq->nr_running)
5692                 goto idle;
5693
5694         put_prev_task(rq, prev);
5695
5696         do {
5697                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
5698                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5699                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5700         } while (cfs_rq);
5701
5702         p = task_of(se);
5703
5704         if (hrtick_enabled(rq))
5705                 hrtick_start_fair(rq, p);
5706
5707         return p;
5708
5709 idle:
5710         /*
5711          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
5712          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
5713          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
5714          * re-start the picking loop.
5715          */
5716         lockdep_unpin_lock(&rq->lock, cookie);
5717         new_tasks = idle_balance(rq);
5718         lockdep_repin_lock(&rq->lock, cookie);
5719         /*
5720          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
5721          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
5722          * must re-start the pick_next_entity() loop.
5723          */
5724         if (new_tasks < 0)
5725                 return RETRY_TASK;
5726
5727         if (new_tasks > 0)
5728                 goto again;
5729
5730         return NULL;
5731 }
5732
5733 /*
5734  * Account for a descheduled task:
5735  */
5736 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5737 {
5738         struct sched_entity *se = &prev->se;
5739         struct cfs_rq *cfs_rq;
5740
5741         for_each_sched_entity(se) {
5742                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5743                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
5744         }
5745 }
5746
5747 /*
5748  * sched_yield() is very simple
5749  *
5750  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
5751  */
5752 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
5753 {
5754         struct task_struct *curr = rq->curr;
5755         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5756         struct sched_entity *se = &curr->se;
5757
5758         /*
5759          * Are we the only task in the tree?
5760          */
5761         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
5762                 return;
5763
5764         clear_buddies(cfs_rq, se);
5765
5766         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
5767                 update_rq_clock(rq);
5768                 /*
5769                  * Update run-time statistics of the 'current'.
5770                  */
5771                 update_curr(cfs_rq);
5772                 /*
5773                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
5774                  * so we don't do microscopic update in schedule()
5775                  * and double the fastpath cost.
5776                  */
5777                 rq_clock_skip_update(rq, true);
5778         }
5779
5780         set_skip_buddy(se);
5781 }
5782
5783 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
5784 {
5785         struct sched_entity *se = &p->se;
5786
5787         /* throttled hierarchies are not runnable */
5788         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
5789                 return false;
5790
5791         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
5792         set_next_buddy(se);
5793
5794         yield_task_fair(rq);
5795
5796         return true;
5797 }
5798
5799 #ifdef CONFIG_SMP
5800 /**************************************************
5801  * Fair scheduling class load-balancing methods.
5802  *
5803  * BASICS
5804  *
5805  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
5806  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
5807  * time to each task. This is expressed in the following equation:
5808  *
5809  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
5810  *
5811  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
5812  * W_i,0 is defined as:
5813  *
5814  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
5815  *
5816  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
5817  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
5818  *
5819  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
5820  * weight:
5821  *
5822  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
5823  *
5824  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
5825  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
5826  * can also include other factors [XXX].
5827  *
5828  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
5829  * directly from (1):
5830  *
5831  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
5832  *
5833  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
5834  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
5835  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
5836  *
5837  * [XXX expand on:
5838  *     - infeasible weights;
5839  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
5840  *
5841  *
5842  * SCHED DOMAINS
5843  *
5844  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
5845  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
5846  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
5847  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
5848  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
5849  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
5850  * the groups.
5851  *
5852  * This yields:
5853  *
5854  *     log_2 n     1     n
5855  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
5856  *     i = 0      2^i   2^i
5857  *                               `- size of each group
5858  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
5859  *         |         `- freq
5860  *         `- sum over all levels
5861  *
5862  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
5863  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
5864  *
5865  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
5866  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
5867  *
5868  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
5869  *
5870  *             log_2 n     
5871  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
5872  *             k = 0
5873  *
5874  * And you'll find that:
5875  *
5876  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
5877  *
5878  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
5879  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
5880  * of:
5881  *
5882  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
5883  *
5884  *
5885  * WORK CONSERVING
5886  *
5887  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
5888  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
5889  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
5890  *
5891  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
5892  * time.
5893  *
5894  * [XXX more?]
5895  *
5896  *
5897  * CGROUPS
5898  *
5899  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
5900  *
5901  *                                s_k,i
5902  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
5903  *                                 S_k
5904  *
5905  * Where
5906  *
5907  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
5908  *
5909  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
5910  *
5911  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
5912  * property.
5913  *
5914  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
5915  *      rewrite all of this once again.]
5916  */ 
5917
5918 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
5919
5920 enum fbq_type { regular, remote, all };
5921
5922 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
5923 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
5924 #define LBF_DST_PINNED  0x04
5925 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
5926
5927 struct lb_env {
5928         struct sched_domain     *sd;
5929
5930         struct rq               *src_rq;
5931         int                     src_cpu;
5932
5933         int                     dst_cpu;
5934         struct rq               *dst_rq;
5935
5936         struct cpumask          *dst_grpmask;
5937         int                     new_dst_cpu;
5938         enum cpu_idle_type      idle;
5939         long                    imbalance;
5940         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
5941         struct cpumask          *cpus;
5942
5943         unsigned int            flags;
5944
5945         unsigned int            loop;
5946         unsigned int            loop_break;
5947         unsigned int            loop_max;
5948
5949         enum fbq_type           fbq_type;
5950         struct list_head        tasks;
5951 };
5952
5953 /*
5954  * Is this task likely cache-hot:
5955  */
5956 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5957 {
5958         s64 delta;
5959
5960         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5961
5962         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
5963                 return 0;
5964
5965         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
5966                 return 0;
5967
5968         /*
5969          * Buddy candidates are cache hot:
5970          */
5971         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
5972                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
5973                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
5974                 return 1;
5975
5976         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
5977                 return 1;
5978         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
5979                 return 0;
5980
5981         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
5982
5983         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
5984 }
5985
5986 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5987 /*
5988  * Returns 1, if task migration degrades locality
5989  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
5990  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
5991  */
5992 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5993 {
5994         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
5995         unsigned long src_faults, dst_faults;
5996         int src_nid, dst_nid;
5997
5998         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
5999                 return -1;
6000
6001         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
6002                 return -1;
6003
6004         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
6005         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
6006
6007         if (src_nid == dst_nid)
6008                 return -1;
6009
6010         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
6011         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
6012                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
6013                         return 1;
6014                 else
6015                         return -1;
6016         }
6017
6018         /* Encourage migration to the preferred node. */
6019         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
6020                 return 0;
6021
6022         if (numa_group) {
6023                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
6024                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
6025         } else {
6026                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
6027                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
6028         }
6029
6030         return dst_faults < src_faults;
6031 }
6032
6033 #else
6034 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
6035                                              struct lb_env *env)
6036 {
6037         return -1;
6038 }
6039 #endif
6040
6041 /*
6042  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
6043  */
6044 static
6045 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6046 {
6047         int tsk_cache_hot;
6048
6049         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6050
6051         /*
6052          * We do not migrate tasks that are:
6053          * 1) throttled_lb_pair, or
6054          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
6055          * 3) running (obviously), or
6056          * 4) are cache-hot on their current CPU.
6057          */
6058         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
6059                 return 0;
6060
6061         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6062                 int cpu;
6063
6064                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
6065
6066                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
6067
6068                 /*
6069                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
6070                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
6071                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
6072                  *
6073                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
6074                  * one in current iteration.
6075                  */
6076                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
6077                         return 0;
6078
6079                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6080                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
6081                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6082                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
6083                                 env->new_dst_cpu = cpu;
6084                                 break;
6085                         }
6086                 }
6087
6088                 return 0;
6089         }
6090
6091         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
6092         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
6093
6094         if (task_running(env->src_rq, p)) {
6095                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
6096                 return 0;
6097         }
6098
6099         /*
6100          * Aggressive migration if:
6101          * 1) destination numa is preferred
6102          * 2) task is cache cold, or
6103          * 3) too many balance attempts have failed.
6104          */
6105         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
6106         if (tsk_cache_hot == -1)
6107                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
6108
6109         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
6110             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
6111                 if (tsk_cache_hot == 1) {
6112                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
6113                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
6114                 }
6115                 return 1;
6116         }
6117
6118         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
6119         return 0;
6120 }
6121
6122 /*
6123  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
6124  */
6125 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6126 {
6127         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6128
6129         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6130         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
6131         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
6132 }
6133
6134 /*
6135  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
6136  * part of active balancing operations within "domain".
6137  *
6138  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
6139  */
6140 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
6141 {
6142         struct task_struct *p, *n;
6143
6144         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6145
6146         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
6147                 if (!can_migrate_task(p, env))
6148                         continue;
6149
6150                 detach_task(p, env);
6151
6152                 /*
6153                  * Right now, this is only the second place where
6154                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
6155                  * so we can safely collect stats here rather than
6156                  * inside detach_tasks().
6157                  */
6158                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
6159                 return p;
6160         }
6161         return NULL;
6162 }
6163
6164 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
6165
6166 /*
6167  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
6168  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
6169  *
6170  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
6171  */
6172 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
6173 {
6174         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
6175         struct task_struct *p;
6176         unsigned long load;
6177         int detached = 0;
6178
6179         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6180
6181         if (env->imbalance <= 0)
6182                 return 0;
6183
6184         while (!list_empty(tasks)) {
6185                 /*
6186                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
6187                  * which could at worst lead to a livelock crash.
6188                  */
6189                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
6190                         break;
6191
6192                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6193
6194                 env->loop++;
6195                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
6196                 if (env->loop > env->loop_max)
6197                         break;
6198
6199                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
6200                 if (env->loop > env->loop_break) {
6201                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
6202                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
6203                         break;
6204                 }
6205
6206                 if (!can_migrate_task(p, env))
6207                         goto next;
6208
6209                 load = task_h_load(p);
6210
6211                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
6212                         goto next;
6213
6214                 if ((load / 2) > env->imbalance)
6215                         goto next;
6216
6217                 detach_task(p, env);
6218                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
6219
6220                 detached++;
6221                 env->imbalance -= load;
6222
6223 #ifdef CONFIG_PREEMPT
6224                 /*
6225                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
6226                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
6227                  * the critical section.
6228                  */
6229                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6230                         break;
6231 #endif
6232
6233                 /*
6234                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
6235                  * weighted load.
6236                  */
6237                 if (env->imbalance <= 0)
6238                         break;
6239
6240                 continue;
6241 next:
6242                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
6243         }
6244
6245         /*
6246          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
6247          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
6248          * than inside detach_one_task().
6249          */
6250         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
6251
6252         return detached;
6253 }
6254
6255 /*
6256  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
6257  */
6258 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6259 {
6260         lockdep_assert_held(&rq->lock);
6261
6262         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
6263         activate_task(rq, p, 0);
6264         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
6265         check_preempt_curr(rq, p, 0);
6266 }
6267
6268 /*
6269  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
6270  * its new rq.
6271  */
6272 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6273 {
6274         raw_spin_lock(&rq->lock);
6275         attach_task(rq, p);
6276         raw_spin_unlock(&rq->lock);
6277 }
6278
6279 /*
6280  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
6281  * new rq.
6282  */
6283 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
6284 {
6285         struct list_head *tasks = &env->tasks;
6286         struct task_struct *p;
6287
6288         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
6289
6290         while (!list_empty(tasks)) {
6291                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6292                 list_del_init(&p->se.group_node);
6293
6294                 attach_task(env->dst_rq, p);
6295         }
6296
6297         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
6298 }
6299
6300 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6301 static void update_blocked_averages(int cpu)
6302 {
6303         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6304         struct cfs_rq *cfs_rq;
6305         unsigned long flags;
6306
6307         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6308         update_rq_clock(rq);
6309
6310         /*
6311          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
6312          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
6313          */
6314         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
6315                 /* throttled entities do not contribute to load */
6316                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
6317                         continue;
6318
6319                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq, true))
6320                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
6321         }
6322         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6323 }
6324
6325 /*
6326  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
6327  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
6328  * group is a fraction of its parents load.
6329  */
6330 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
6331 {
6332         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
6333         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
6334         unsigned long now = jiffies;
6335         unsigned long load;
6336
6337         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6338                 return;
6339
6340         cfs_rq->h_load_next = NULL;
6341         for_each_sched_entity(se) {
6342                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6343                 cfs_rq->h_load_next = se;
6344                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6345                         break;
6346         }
6347
6348         if (!se) {
6349                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
6350                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6351         }
6352
6353         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
6354                 load = cfs_rq->h_load;
6355                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
6356                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6357                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6358                 cfs_rq->h_load = load;
6359                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6360         }
6361 }
6362
6363 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6364 {
6365         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
6366
6367         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
6368         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
6369                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6370 }
6371 #else
6372 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
6373 {
6374         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6375         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6376         unsigned long flags;
6377
6378         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6379         update_rq_clock(rq);
6380         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq, true);
6381         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6382 }
6383
6384 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6385 {
6386         return p->se.avg.load_avg;
6387 }
6388 #endif
6389
6390 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
6391
6392 enum group_type {
6393         group_other = 0,
6394         group_imbalanced,
6395         group_overloaded,
6396 };
6397
6398 /*
6399  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
6400  */
6401 struct sg_lb_stats {
6402         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
6403         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
6404         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
6405         unsigned long load_per_task;
6406         unsigned long group_capacity;
6407         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
6408         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
6409         unsigned int idle_cpus;
6410         unsigned int group_weight;
6411         enum group_type group_type;
6412         int group_no_capacity;
6413 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6414         unsigned int nr_numa_running;
6415         unsigned int nr_preferred_running;
6416 #endif
6417 };
6418
6419 /*
6420  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
6421  *               during load balancing.
6422  */
6423 struct sd_lb_stats {
6424         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
6425         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
6426         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
6427         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
6428         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
6429
6430         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
6431         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
6432 };
6433
6434 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
6435 {
6436         /*
6437          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
6438          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
6439          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
6440          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
6441          */
6442         *sds = (struct sd_lb_stats){
6443                 .busiest = NULL,
6444                 .local = NULL,
6445                 .total_load = 0UL,
6446                 .total_capacity = 0UL,
6447                 .busiest_stat = {
6448                         .avg_load = 0UL,
6449                         .sum_nr_running = 0,
6450                         .group_type = group_other,
6451                 },
6452         };
6453 }
6454
6455 /**
6456  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
6457  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
6458  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
6459  *
6460  * Return: The load index.
6461  */
6462 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
6463                                         enum cpu_idle_type idle)
6464 {
6465         int load_idx;
6466
6467         switch (idle) {
6468         case CPU_NOT_IDLE:
6469                 load_idx = sd->busy_idx;
6470                 break;
6471
6472         case CPU_NEWLY_IDLE:
6473                 load_idx = sd->newidle_idx;
6474                 break;
6475         default:
6476                 load_idx = sd->idle_idx;
6477                 break;
6478         }
6479
6480         return load_idx;
6481 }
6482
6483 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
6484 {
6485         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6486         u64 total, used, age_stamp, avg;
6487         s64 delta;
6488
6489         /*
6490          * Since we're reading these variables without serialization make sure
6491          * we read them once before doing sanity checks on them.
6492          */
6493         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
6494         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
6495         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
6496
6497         if (unlikely(delta < 0))
6498                 delta = 0;
6499
6500         total = sched_avg_period() + delta;
6501
6502         used = div_u64(avg, total);
6503
6504         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
6505                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
6506
6507         return 1;
6508 }
6509
6510 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6511 {
6512         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6513         struct sched_group *sdg = sd->groups;
6514
6515         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
6516
6517         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
6518         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
6519
6520         if (!capacity)
6521                 capacity = 1;
6522
6523         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
6524         sdg->sgc->capacity = capacity;
6525 }
6526
6527 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6528 {
6529         struct sched_domain *child = sd->child;
6530         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
6531         unsigned long capacity;
6532         unsigned long interval;
6533
6534         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
6535         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6536         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
6537
6538         if (!child) {
6539                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
6540                 return;
6541         }
6542
6543         capacity = 0;
6544
6545         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
6546                 /*
6547                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
6548                  * span the current group.
6549                  */
6550
6551                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
6552                         struct sched_group_capacity *sgc;
6553                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6554
6555                         /*
6556                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
6557                          * gets here before we've attached the domains to the
6558                          * runqueues.
6559                          *
6560                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
6561                          * in update_cpu_capacity().
6562                          *
6563                          * This avoids capacity from being 0 and
6564                          * causing divide-by-zero issues on boot.
6565                          */
6566                         if (unlikely(!rq->sd)) {
6567                                 capacity += capacity_of(cpu);
6568                                 continue;
6569                         }
6570
6571                         sgc = rq->sd->groups->sgc;
6572                         capacity += sgc->capacity;
6573                 }
6574         } else  {
6575                 /*
6576                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
6577                  * span the current group.
6578                  */ 
6579
6580                 group = child->groups;
6581                 do {
6582                         capacity += group->sgc->capacity;
6583                         group = group->next;
6584                 } while (group != child->groups);
6585         }
6586
6587         sdg->sgc->capacity = capacity;
6588 }
6589
6590 /*
6591  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
6592  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
6593  * Return true is the capacity is reduced
6594  */
6595 static inline int
6596 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
6597 {
6598         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
6599                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
6600 }
6601
6602 /*
6603  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
6604  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
6605  *
6606  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
6607  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
6608  * Something like:
6609  *
6610  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
6611  *              *     * * *
6612  *
6613  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
6614  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
6615  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
6616  *
6617  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
6618  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
6619  * moving tasks due to affinity constraints.
6620  *
6621  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
6622  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
6623  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
6624  * to create an effective group imbalance.
6625  *
6626  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
6627  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
6628  * subtle and fragile situation.
6629  */
6630
6631 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
6632 {
6633         return group->sgc->imbalance;
6634 }
6635
6636 /*
6637  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
6638  * be used by some tasks.
6639  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
6640  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
6641  * available capacity for CFS tasks.
6642  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
6643  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
6644  * capacity in meaningful for the load balancer.
6645  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
6646  * any benefit for the load balance.
6647  */
6648 static inline bool
6649 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6650 {
6651         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
6652                 return true;
6653
6654         if ((sgs->group_capacity * 100) >
6655                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6656                 return true;
6657
6658         return false;
6659 }
6660
6661 /*
6662  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
6663  *  handle.
6664  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
6665  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
6666  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
6667  *  false.
6668  */
6669 static inline bool
6670 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6671 {
6672         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
6673                 return false;
6674
6675         if ((sgs->group_capacity * 100) <
6676                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6677                 return true;
6678
6679         return false;
6680 }
6681
6682 static inline enum
6683 group_type group_classify(struct sched_group *group,
6684                           struct sg_lb_stats *sgs)
6685 {
6686         if (sgs->group_no_capacity)
6687                 return group_overloaded;
6688
6689         if (sg_imbalanced(group))
6690                 return group_imbalanced;
6691
6692         return group_other;
6693 }
6694
6695 /**
6696  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
6697  * @env: The load balancing environment.
6698  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
6699  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
6700  * @local_group: Does group contain this_cpu.
6701  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
6702  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
6703  */
6704 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
6705                         struct sched_group *group, int load_idx,
6706                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
6707                         bool *overload)
6708 {
6709         unsigned long load;
6710         int i, nr_running;
6711
6712         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
6713
6714         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6715                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6716
6717                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
6718                 if (local_group)
6719                         load = target_load(i, load_idx);
6720                 else
6721                         load = source_load(i, load_idx);
6722
6723                 sgs->group_load += load;
6724                 sgs->group_util += cpu_util(i);
6725                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
6726
6727                 nr_running = rq->nr_running;
6728                 if (nr_running > 1)
6729                         *overload = true;
6730
6731 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6732                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
6733                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
6734 #endif
6735                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
6736                 /*
6737                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
6738                  */
6739                 if (!nr_running && idle_cpu(i))
6740                         sgs->idle_cpus++;
6741         }
6742
6743         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
6744         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
6745         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
6746
6747         if (sgs->sum_nr_running)
6748                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
6749
6750         sgs->group_weight = group->group_weight;
6751
6752         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
6753         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
6754 }
6755
6756 /**
6757  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
6758  * @env: The load balancing environment.
6759  * @sds: sched_domain statistics
6760  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
6761  * @sgs: sched_group statistics
6762  *
6763  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
6764  * busiest group.
6765  *
6766  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
6767  * busiest group. %false otherwise.
6768  */
6769 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
6770                                    struct sd_lb_stats *sds,
6771                                    struct sched_group *sg,
6772                                    struct sg_lb_stats *sgs)
6773 {
6774         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
6775
6776         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
6777                 return true;
6778
6779         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
6780                 return false;
6781
6782         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
6783                 return false;
6784
6785         /* This is the busiest node in its class. */
6786         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6787                 return true;
6788
6789         /* No ASYM_PACKING if target cpu is already busy */
6790         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
6791                 return true;
6792         /*
6793          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
6794          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
6795          * higher than ourself as busy.
6796          */
6797         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
6798                 if (!sds->busiest)
6799                         return true;
6800
6801                 /* Prefer to move from highest possible cpu's work */
6802                 if (group_first_cpu(sds->busiest) < group_first_cpu(sg))
6803                         return true;
6804         }
6805
6806         return false;
6807 }
6808
6809 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6810 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6811 {
6812         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
6813                 return regular;
6814         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
6815                 return remote;
6816         return all;
6817 }
6818
6819 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6820 {
6821         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
6822                 return regular;
6823         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
6824                 return remote;
6825         return all;
6826 }
6827 #else
6828 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6829 {
6830         return all;
6831 }
6832
6833 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6834 {
6835         return regular;
6836 }
6837 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
6838
6839 /**
6840  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
6841  * @env: The load balancing environment.
6842  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
6843  */
6844 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6845 {
6846         struct sched_domain *child = env->sd->child;
6847         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6848         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
6849         int load_idx, prefer_sibling = 0;
6850         bool overload = false;
6851
6852         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
6853                 prefer_sibling = 1;
6854
6855         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
6856
6857         do {
6858                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
6859                 int local_group;
6860
6861                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
6862                 if (local_group) {
6863                         sds->local = sg;
6864                         sgs = &sds->local_stat;
6865
6866                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
6867                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
6868                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
6869                 }
6870
6871                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
6872                                                 &overload);
6873
6874                 if (local_group)
6875                         goto next_group;
6876
6877                 /*
6878                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
6879                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
6880                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
6881                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
6882                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
6883                  * you always pull from the heaviest group when it is already
6884                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
6885                  * the tasks on the system).
6886                  */
6887                 if (prefer_sibling && sds->local &&
6888                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
6889                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
6890                         sgs->group_no_capacity = 1;
6891                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
6892                 }
6893
6894                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
6895                         sds->busiest = sg;
6896                         sds->busiest_stat = *sgs;
6897                 }
6898
6899 next_group:
6900                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
6901                 sds->total_load += sgs->group_load;
6902                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
6903
6904                 sg = sg->next;
6905         } while (sg != env->sd->groups);
6906
6907         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
6908                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
6909
6910         if (!env->sd->parent) {
6911                 /* update overload indicator if we are at root domain */
6912                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
6913                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
6914         }
6915
6916 }
6917
6918 /**
6919  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
6920  *                      sched doman.
6921  *
6922  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
6923  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
6924  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
6925  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
6926  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
6927  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
6928  *
6929  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
6930  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
6931  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
6932  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
6933  * number.
6934  *
6935  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
6936  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
6937  *
6938  * @env: The load balancing environment.
6939  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
6940  */
6941 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6942 {
6943         int busiest_cpu;
6944
6945         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6946                 return 0;
6947
6948         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
6949                 return 0;
6950
6951         if (!sds->busiest)
6952                 return 0;
6953
6954         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
6955         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
6956                 return 0;
6957
6958         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
6959                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
6960                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
6961
6962         return 1;
6963 }
6964
6965 /**
6966  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
6967  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
6968  *                      load balancing.
6969  * @env: The load balancing environment.
6970  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6971  */
6972 static inline
6973 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6974 {
6975         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
6976         unsigned int imbn = 2;
6977         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
6978         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6979
6980         local = &sds->local_stat;
6981         busiest = &sds->busiest_stat;
6982
6983         if (!local->sum_nr_running)
6984                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
6985         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
6986                 imbn = 1;
6987
6988         scaled_busy_load_per_task =
6989                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6990                 busiest->group_capacity;
6991
6992         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
6993             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
6994                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
6995                 return;
6996         }
6997
6998         /*
6999          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
7000          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
7001          * moving them.
7002          */
7003
7004         capa_now += busiest->group_capacity *
7005                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
7006         capa_now += local->group_capacity *
7007                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
7008         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7009
7010         /* Amount of load we'd subtract */
7011         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
7012                 capa_move += busiest->group_capacity *
7013                             min(busiest->load_per_task,
7014                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
7015         }
7016
7017         /* Amount of load we'd add */
7018         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
7019             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
7020                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
7021                       local->group_capacity;
7022         } else {
7023                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7024                       local->group_capacity;
7025         }
7026         capa_move += local->group_capacity *
7027                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
7028         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7029
7030         /* Move if we gain throughput */
7031         if (capa_move > capa_now)
7032                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7033 }
7034
7035 /**
7036  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
7037  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
7038  * @env: load balance environment
7039  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7040  */
7041 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7042 {
7043         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
7044         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7045
7046         local = &sds->local_stat;
7047         busiest = &sds->busiest_stat;
7048
7049         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
7050                 /*
7051                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
7052                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
7053                  */
7054                 busiest->load_per_task =
7055                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
7056         }
7057
7058         /*
7059          * Avg load of busiest sg can be less and avg load of local sg can
7060          * be greater than avg load across all sgs of sd because avg load
7061          * factors in sg capacity and sgs with smaller group_type are
7062          * skipped when updating the busiest sg:
7063          */
7064         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
7065             local->avg_load >= sds->avg_load) {
7066                 env->imbalance = 0;
7067                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7068         }
7069
7070         /*
7071          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
7072          */
7073         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7074             local->group_type   == group_overloaded) {
7075                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running * SCHED_CAPACITY_SCALE;
7076                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity) {
7077                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
7078                         load_above_capacity *= NICE_0_LOAD;
7079                         load_above_capacity /= busiest->group_capacity;
7080                 } else
7081                         load_above_capacity = ~0UL;
7082         }
7083
7084         /*
7085          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
7086          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
7087          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
7088          * we also don't want to reduce the group load below the group
7089          * capacity. Thus we look for the minimum possible imbalance.
7090          */
7091         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
7092
7093         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
7094         env->imbalance = min(
7095                 max_pull * busiest->group_capacity,
7096                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
7097         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
7098
7099         /*
7100          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
7101          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
7102          * a think about bumping its value to force at least one task to be
7103          * moved
7104          */
7105         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
7106                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7107 }
7108
7109 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
7110
7111 /**
7112  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
7113  * if there is an imbalance.
7114  *
7115  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
7116  * to restore balance.
7117  *
7118  * @env: The load balancing environment.
7119  *
7120  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
7121  */
7122 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
7123 {
7124         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7125         struct sd_lb_stats sds;
7126
7127         init_sd_lb_stats(&sds);
7128
7129         /*
7130          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
7131          * this level.
7132          */
7133         update_sd_lb_stats(env, &sds);
7134         local = &sds.local_stat;
7135         busiest = &sds.busiest_stat;
7136
7137         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
7138         if (check_asym_packing(env, &sds))
7139                 return sds.busiest;
7140
7141         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
7142         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
7143                 goto out_balanced;
7144
7145         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
7146                                                 / sds.total_capacity;
7147
7148         /*
7149          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
7150          * work because they assume all things are equal, which typically
7151          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
7152          */
7153         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
7154                 goto force_balance;
7155
7156         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
7157         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
7158             busiest->group_no_capacity)
7159                 goto force_balance;
7160
7161         /*
7162          * If the local group is busier than the selected busiest group
7163          * don't try and pull any tasks.
7164          */
7165         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
7166                 goto out_balanced;
7167
7168         /*
7169          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
7170          * average load.
7171          */
7172         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
7173                 goto out_balanced;
7174
7175         if (env->idle == CPU_IDLE) {
7176                 /*
7177                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
7178                  * and there is no imbalance between this and busiest group
7179                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
7180                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
7181                  * might end up to just move the imbalance on another group
7182                  */
7183                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
7184                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
7185                         goto out_balanced;
7186         } else {
7187                 /*
7188                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
7189                  * imbalance_pct to be conservative.
7190                  */
7191                 if (100 * busiest->avg_load <=
7192                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
7193                         goto out_balanced;
7194         }
7195
7196 force_balance:
7197         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
7198         calculate_imbalance(env, &sds);
7199         return sds.busiest;
7200
7201 out_balanced:
7202         env->imbalance = 0;
7203         return NULL;
7204 }
7205
7206 /*
7207  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
7208  */
7209 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
7210                                      struct sched_group *group)
7211 {
7212         struct rq *busiest = NULL, *rq;
7213         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
7214         int i;
7215
7216         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7217                 unsigned long capacity, wl;
7218                 enum fbq_type rt;
7219
7220                 rq = cpu_rq(i);
7221                 rt = fbq_classify_rq(rq);
7222
7223                 /*
7224                  * We classify groups/runqueues into three groups:
7225                  *  - regular: there are !numa tasks
7226                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
7227                  *  - all:     there is no distinction
7228                  *
7229                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
7230                  * ignore those when there's better options.
7231                  *
7232                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
7233                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
7234                  * queue by moving tasks around inside the node.
7235                  *
7236                  * If we cannot move enough load due to this classification
7237                  * the next pass will adjust the group classification and
7238                  * allow migration of more tasks.
7239                  *
7240                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
7241                  */
7242                 if (rt > env->fbq_type)
7243                         continue;
7244
7245                 capacity = capacity_of(i);
7246
7247                 wl = weighted_cpuload(i);
7248
7249                 /*
7250                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
7251                  * which is not scaled with the cpu capacity.
7252                  */
7253
7254                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
7255                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
7256                         continue;
7257
7258                 /*
7259                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
7260                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
7261                  * that the load can be moved away from the cpu that is
7262                  * potentially running at a lower capacity.
7263                  *
7264                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
7265                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
7266                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
7267                  * our previous maximum.
7268                  */
7269                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
7270                         busiest_load = wl;
7271                         busiest_capacity = capacity;
7272                         busiest = rq;
7273                 }
7274         }
7275
7276         return busiest;
7277 }
7278
7279 /*
7280  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
7281  * so long as it is large enough.
7282  */
7283 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
7284
7285 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
7286 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
7287
7288 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
7289 {
7290         struct sched_domain *sd = env->sd;
7291
7292         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
7293
7294                 /*
7295                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
7296                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
7297                  * lowest numbered CPUs.
7298                  */
7299                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
7300                         return 1;
7301         }
7302
7303         /*
7304          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
7305          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
7306          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
7307          * available on dst_cpu.
7308          */
7309         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
7310             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
7311                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
7312                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
7313                         return 1;
7314         }
7315
7316         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
7317 }
7318
7319 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
7320
7321 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
7322 {
7323         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7324         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
7325         int cpu, balance_cpu = -1;
7326
7327         /*
7328          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
7329          * to do the newly idle load balance.
7330          */
7331         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7332                 return 1;
7333
7334         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
7335         sg_mask = sched_group_mask(sg);
7336         /* Try to find first idle cpu */
7337         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
7338                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
7339                         continue;
7340
7341                 balance_cpu = cpu;
7342                 break;
7343         }
7344
7345         if (balance_cpu == -1)
7346                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
7347
7348         /*
7349          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
7350          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
7351          */
7352         return balance_cpu == env->dst_cpu;
7353 }
7354
7355 /*
7356  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
7357  * tasks if there is an imbalance.
7358  */
7359 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
7360                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
7361                         int *continue_balancing)
7362 {
7363         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
7364         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
7365         struct sched_group *group;
7366         struct rq *busiest;
7367         unsigned long flags;
7368         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
7369
7370         struct lb_env env = {
7371                 .sd             = sd,
7372                 .dst_cpu        = this_cpu,
7373                 .dst_rq         = this_rq,
7374                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
7375                 .idle           = idle,
7376                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
7377                 .cpus           = cpus,
7378                 .fbq_type       = all,
7379                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
7380         };
7381
7382         /*
7383          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
7384          * other cpus in our group
7385          */
7386         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7387                 env.dst_grpmask = NULL;
7388
7389         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
7390
7391         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
7392
7393 redo:
7394         if (!should_we_balance(&env)) {
7395                 *continue_balancing = 0;
7396                 goto out_balanced;
7397         }
7398
7399         group = find_busiest_group(&env);
7400         if (!group) {
7401                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
7402                 goto out_balanced;
7403         }
7404
7405         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
7406         if (!busiest) {
7407                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
7408                 goto out_balanced;
7409         }
7410
7411         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
7412
7413         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
7414
7415         env.src_cpu = busiest->cpu;
7416         env.src_rq = busiest;
7417
7418         ld_moved = 0;
7419         if (busiest->nr_running > 1) {
7420                 /*
7421                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
7422                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
7423                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
7424                  * correctly treated as an imbalance.
7425                  */
7426                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7427                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
7428
7429 more_balance:
7430                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7431
7432                 /*
7433                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
7434                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
7435                  */
7436                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
7437
7438                 /*
7439                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
7440                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
7441                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
7442                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
7443                  * See task_rq_lock() family for the details.
7444                  */
7445
7446                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
7447
7448                 if (cur_ld_moved) {
7449                         attach_tasks(&env);
7450                         ld_moved += cur_ld_moved;
7451                 }
7452
7453                 local_irq_restore(flags);
7454
7455                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
7456                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
7457                         goto more_balance;
7458                 }
7459
7460                 /*
7461                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
7462                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
7463                  * where they can run. The upper limit on how many times we
7464                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
7465                  * sched_group.
7466                  *
7467                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
7468                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
7469                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
7470                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
7471                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
7472                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
7473                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
7474                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
7475                  * This however should not happen so much in practice and
7476                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
7477                  * excess load moved.
7478                  */
7479                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
7480
7481                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
7482                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
7483
7484                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
7485                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
7486                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
7487                         env.loop         = 0;
7488                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
7489
7490                         /*
7491                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
7492                          * need to continue with same src_cpu.
7493                          */
7494                         goto more_balance;
7495                 }
7496
7497                 /*
7498                  * We failed to reach balance because of affinity.
7499                  */
7500                 if (sd_parent) {
7501                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7502
7503                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
7504                                 *group_imbalance = 1;
7505                 }
7506
7507                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
7508                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
7509                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
7510                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
7511                                 env.loop = 0;
7512                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
7513                                 goto redo;
7514                         }
7515                         goto out_all_pinned;
7516                 }
7517         }
7518
7519         if (!ld_moved) {
7520                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
7521                 /*
7522                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
7523                  * We do not want newidle balance, which can be very
7524                  * frequent, pollute the failure counter causing
7525                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
7526                  */
7527                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
7528                         sd->nr_balance_failed++;
7529
7530                 if (need_active_balance(&env)) {
7531                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7532
7533                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
7534                          * if the curr task on busiest cpu can't be
7535                          * moved to this_cpu
7536                          */
7537                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
7538                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
7539                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
7540                                                             flags);
7541                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7542                                 goto out_one_pinned;
7543                         }
7544
7545                         /*
7546                          * ->active_balance synchronizes accesses to
7547                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
7548                          * only after active load balance is finished.
7549                          */
7550                         if (!busiest->active_balance) {
7551                                 busiest->active_balance = 1;
7552                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
7553                                 active_balance = 1;
7554                         }
7555                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
7556
7557                         if (active_balance) {
7558                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
7559                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
7560                                         &busiest->active_balance_work);
7561                         }
7562
7563                         /* We've kicked active balancing, force task migration. */
7564                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
7565                 }
7566         } else
7567                 sd->nr_balance_failed = 0;
7568
7569         if (likely(!active_balance)) {
7570                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
7571                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
7572         } else {
7573                 /*
7574                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
7575                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
7576                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
7577                  * detach_tasks).
7578                  */
7579                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
7580                         sd->balance_interval *= 2;
7581         }
7582
7583         goto out;
7584
7585 out_balanced:
7586         /*
7587          * We reach balance although we may have faced some affinity
7588          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
7589          */
7590         if (sd_parent) {
7591                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7592
7593                 if (*group_imbalance)
7594                         *group_imbalance = 0;
7595         }
7596
7597 out_all_pinned:
7598         /*
7599          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
7600          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
7601          * can try to migrate them.
7602          */
7603         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
7604
7605         sd->nr_balance_failed = 0;
7606
7607 out_one_pinned:
7608         /* tune up the balancing interval */
7609         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
7610                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
7611                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
7612                 sd->balance_interval *= 2;
7613
7614         ld_moved = 0;
7615 out:
7616         return ld_moved;
7617 }
7618
7619 static inline unsigned long
7620 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
7621 {
7622         unsigned long interval = sd->balance_interval;
7623
7624         if (cpu_busy)
7625                 interval *= sd->busy_factor;
7626
7627         /* scale ms to jiffies */
7628         interval = msecs_to_jiffies(interval);
7629         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7630
7631         return interval;
7632 }
7633
7634 static inline void
7635 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
7636 {
7637         unsigned long interval, next;
7638
7639         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
7640         next = sd->last_balance + interval;
7641
7642         if (time_after(*next_balance, next))
7643                 *next_balance = next;
7644 }
7645
7646 /*
7647  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
7648  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
7649  */
7650 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
7651 {
7652         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
7653         int this_cpu = this_rq->cpu;
7654         struct sched_domain *sd;
7655         int pulled_task = 0;
7656         u64 curr_cost = 0;
7657
7658         /*
7659          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
7660          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
7661          */
7662         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
7663
7664         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
7665             !this_rq->rd->overload) {
7666                 rcu_read_lock();
7667                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
7668                 if (sd)
7669                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7670                 rcu_read_unlock();
7671
7672                 goto out;
7673         }
7674
7675         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
7676
7677         update_blocked_averages(this_cpu);
7678         rcu_read_lock();
7679         for_each_domain(this_cpu, sd) {
7680                 int continue_balancing = 1;
7681                 u64 t0, domain_cost;
7682
7683                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7684                         continue;
7685
7686                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
7687                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7688                         break;
7689                 }
7690
7691                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
7692                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
7693
7694                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
7695                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
7696                                                    &continue_balancing);
7697
7698                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
7699                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
7700                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
7701
7702                         curr_cost += domain_cost;
7703                 }
7704
7705                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7706
7707                 /*
7708                  * Stop searching for tasks to pull if there are
7709                  * now runnable tasks on this rq.
7710                  */
7711                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
7712                         break;
7713         }
7714         rcu_read_unlock();
7715
7716         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
7717
7718         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
7719                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
7720
7721         /*
7722          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
7723          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
7724          * pretend we pulled a task.
7725          */
7726         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
7727                 pulled_task = 1;
7728
7729 out:
7730         /* Move the next balance forward */
7731         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
7732                 this_rq->next_balance = next_balance;
7733
7734         /* Is there a task of a high priority class? */
7735         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
7736                 pulled_task = -1;
7737
7738         if (pulled_task)
7739                 this_rq->idle_stamp = 0;
7740
7741         return pulled_task;
7742 }
7743
7744 /*
7745  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
7746  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
7747  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
7748  * avoids physical / logical imbalances.
7749  */
7750 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
7751 {
7752         struct rq *busiest_rq = data;
7753         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
7754         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
7755         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
7756         struct sched_domain *sd;
7757         struct task_struct *p = NULL;
7758
7759         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
7760
7761         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
7762         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
7763                      !busiest_rq->active_balance))
7764                 goto out_unlock;
7765
7766         /* Is there any task to move? */
7767         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
7768                 goto out_unlock;
7769
7770         /*
7771          * This condition is "impossible", if it occurs
7772          * we need to fix it. Originally reported by
7773          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
7774          */
7775         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
7776
7777         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
7778         rcu_read_lock();
7779         for_each_domain(target_cpu, sd) {
7780                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
7781                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
7782                                 break;
7783         }
7784
7785         if (likely(sd)) {
7786                 struct lb_env env = {
7787                         .sd             = sd,
7788                         .dst_cpu        = target_cpu,
7789                         .dst_rq         = target_rq,
7790                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
7791                         .src_rq         = busiest_rq,
7792                         .idle           = CPU_IDLE,
7793                 };
7794
7795                 schedstat_inc(sd, alb_count);
7796
7797                 p = detach_one_task(&env);
7798                 if (p) {
7799                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
7800                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
7801                         sd->nr_balance_failed = 0;
7802                 } else {
7803                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
7804                 }
7805         }
7806         rcu_read_unlock();
7807 out_unlock:
7808         busiest_rq->active_balance = 0;
7809         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
7810
7811         if (p)
7812                 attach_one_task(target_rq, p);
7813
7814         local_irq_enable();
7815
7816         return 0;
7817 }
7818
7819 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
7820 {
7821         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
7822 }
7823
7824 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7825 /*
7826  * idle load balancing details
7827  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
7828  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
7829  *   load balancing for all the idle CPUs.
7830  */
7831 static struct {
7832         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
7833         atomic_t nr_cpus;
7834         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
7835 } nohz ____cacheline_aligned;
7836
7837 static inline int find_new_ilb(void)
7838 {
7839         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
7840
7841         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
7842                 return ilb;
7843
7844         return nr_cpu_ids;
7845 }
7846
7847 /*
7848  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
7849  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
7850  * CPU (if there is one).
7851  */
7852 static void nohz_balancer_kick(void)
7853 {
7854         int ilb_cpu;
7855
7856         nohz.next_balance++;
7857
7858         ilb_cpu = find_new_ilb();
7859
7860         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
7861                 return;
7862
7863         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
7864                 return;
7865         /*
7866          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
7867          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
7868          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
7869          * will be run before returning from the IPI.
7870          */
7871         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
7872         return;
7873 }
7874
7875 void nohz_balance_exit_idle(unsigned int cpu)
7876 {
7877         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
7878                 /*
7879                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
7880                  */
7881                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
7882                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7883                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
7884                 }
7885                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7886         }
7887 }
7888
7889 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
7890 {
7891         struct sched_domain *sd;
7892         int cpu = smp_processor_id();
7893
7894         rcu_read_lock();
7895         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7896
7897         if (!sd || !sd->nohz_idle)
7898                 goto unlock;
7899         sd->nohz_idle = 0;
7900
7901         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7902 unlock:
7903         rcu_read_unlock();
7904 }
7905
7906 void set_cpu_sd_state_idle(void)
7907 {
7908         struct sched_domain *sd;
7909         int cpu = smp_processor_id();
7910
7911         rcu_read_lock();
7912         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7913
7914         if (!sd || sd->nohz_idle)
7915                 goto unlock;
7916         sd->nohz_idle = 1;
7917
7918         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7919 unlock:
7920         rcu_read_unlock();
7921 }
7922
7923 /*
7924  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
7925  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
7926  */
7927 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
7928 {
7929         /*
7930          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
7931          */
7932         if (!cpu_active(cpu))
7933                 return;
7934
7935         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
7936                 return;
7937
7938         /*
7939          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
7940          */
7941         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
7942                 return;
7943
7944         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7945         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
7946         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7947 }
7948 #endif
7949
7950 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
7951
7952 /*
7953  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
7954  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
7955  */
7956 void update_max_interval(void)
7957 {
7958         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
7959 }
7960
7961 /*
7962  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
7963  * and initiates a balancing operation if so.
7964  *
7965  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
7966  */
7967 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
7968 {
7969         int continue_balancing = 1;
7970         int cpu = rq->cpu;
7971         unsigned long interval;
7972         struct sched_domain *sd;
7973         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
7974         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
7975         int update_next_balance = 0;
7976         int need_serialize, need_decay = 0;
7977         u64 max_cost = 0;
7978
7979         update_blocked_averages(cpu);
7980
7981         rcu_read_lock();
7982         for_each_domain(cpu, sd) {
7983                 /*
7984                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
7985                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
7986                  */
7987                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
7988                         sd->max_newidle_lb_cost =
7989                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
7990                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
7991                         need_decay = 1;
7992                 }
7993                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
7994
7995                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7996                         continue;
7997
7998                 /*
7999                  * Stop the load balance at this level. There is another
8000                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
8001                  * actively.
8002                  */
8003                 if (!continue_balancing) {
8004                         if (need_decay)
8005                                 continue;
8006                         break;
8007                 }
8008
8009                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8010
8011                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
8012                 if (need_serialize) {
8013                         if (!spin_trylock(&balancing))
8014                                 goto out;
8015                 }
8016
8017                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
8018                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
8019                                 /*
8020                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
8021                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
8022                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
8023                                  */
8024                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8025                         }
8026                         sd->last_balance = jiffies;
8027                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8028                 }
8029                 if (need_serialize)
8030                         spin_unlock(&balancing);
8031 out:
8032                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
8033                         next_balance = sd->last_balance + interval;
8034                         update_next_balance = 1;
8035                 }
8036         }
8037         if (need_decay) {
8038                 /*
8039                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
8040                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
8041                  */
8042                 rq->max_idle_balance_cost =
8043                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
8044         }
8045         rcu_read_unlock();
8046
8047         /*
8048          * next_balance will be updated only when there is a need.
8049          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
8050          * updated.
8051          */
8052         if (likely(update_next_balance)) {
8053                 rq->next_balance = next_balance;
8054
8055 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8056                 /*
8057                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
8058                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
8059                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
8060                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
8061                  * balance for itself and we need to update the
8062                  * nohz.next_balance accordingly.
8063                  */
8064                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
8065                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
8066 #endif
8067         }
8068 }
8069
8070 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8071 /*
8072  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
8073  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
8074  */
8075 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
8076 {
8077         int this_cpu = this_rq->cpu;
8078         struct rq *rq;
8079         int balance_cpu;
8080         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8081         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8082         int update_next_balance = 0;
8083
8084         if (idle != CPU_IDLE ||
8085             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
8086                 goto end;
8087
8088         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
8089                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
8090                         continue;
8091
8092                 /*
8093                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
8094                  * work being done for other cpus. Next load
8095                  * balancing owner will pick it up.
8096                  */
8097                 if (need_resched())
8098                         break;
8099
8100                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
8101
8102                 /*
8103                  * If time for next balance is due,
8104                  * do the balance.
8105                  */
8106                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
8107                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
8108                         update_rq_clock(rq);
8109                         cpu_load_update_idle(rq);
8110                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
8111                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
8112                 }
8113
8114                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
8115                         next_balance = rq->next_balance;
8116                         update_next_balance = 1;
8117                 }
8118         }
8119
8120         /*
8121          * next_balance will be updated only when there is a need.
8122          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
8123          * updated.
8124          */
8125         if (likely(update_next_balance))
8126                 nohz.next_balance = next_balance;
8127 end:
8128         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
8129 }
8130
8131 /*
8132  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
8133  * of an idle cpu in the system.
8134  *   - This rq has more than one task.
8135  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
8136  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
8137  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
8138  *     multiple busy cpu.
8139  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
8140  *     domain span are idle.
8141  */
8142 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
8143 {
8144         unsigned long now = jiffies;
8145         struct sched_domain *sd;
8146         struct sched_group_capacity *sgc;
8147         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
8148         bool kick = false;
8149
8150         if (unlikely(rq->idle_balance))
8151                 return false;
8152
8153        /*
8154         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
8155         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
8156         */
8157         set_cpu_sd_state_busy();
8158         nohz_balance_exit_idle(cpu);
8159
8160         /*
8161          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
8162          * balancing.
8163          */
8164         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
8165                 return false;
8166
8167         if (time_before(now, nohz.next_balance))
8168                 return false;
8169
8170         if (rq->nr_running >= 2)
8171                 return true;
8172
8173         rcu_read_lock();
8174         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8175         if (sd) {
8176                 sgc = sd->groups->sgc;
8177                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
8178
8179                 if (nr_busy > 1) {
8180                         kick = true;
8181                         goto unlock;
8182                 }
8183
8184         }
8185
8186         sd = rcu_dereference(rq->sd);
8187         if (sd) {
8188                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
8189                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
8190                         kick = true;
8191                         goto unlock;
8192                 }
8193         }
8194
8195         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
8196         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
8197                                   sched_domain_span(sd)) < cpu)) {
8198                 kick = true;
8199                 goto unlock;
8200         }
8201
8202 unlock:
8203         rcu_read_unlock();
8204         return kick;
8205 }
8206 #else
8207 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
8208 #endif
8209
8210 /*
8211  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
8212  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
8213  */
8214 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
8215 {
8216         struct rq *this_rq = this_rq();
8217         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
8218                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8219
8220         /*
8221          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
8222          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
8223          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
8224          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
8225          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
8226          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
8227          */
8228         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
8229         rebalance_domains(this_rq, idle);
8230 }
8231
8232 /*
8233  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
8234  */
8235 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
8236 {
8237         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
8238         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
8239                 return;
8240
8241         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
8242                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
8243 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8244         if (nohz_kick_needed(rq))
8245                 nohz_balancer_kick();
8246 #endif
8247 }
8248
8249 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
8250 {
8251         update_sysctl();
8252
8253         update_runtime_enabled(rq);
8254 }
8255
8256 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
8257 {
8258         update_sysctl();
8259
8260         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
8261         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
8262 }
8263
8264 #endif /* CONFIG_SMP */
8265
8266 /*
8267  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
8268  */
8269 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
8270 {
8271         struct cfs_rq *cfs_rq;
8272         struct sched_entity *se = &curr->se;
8273
8274         for_each_sched_entity(se) {
8275                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8276                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
8277         }
8278
8279         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
8280                 task_tick_numa(rq, curr);
8281 }
8282
8283 /*
8284  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
8285  *  - child not yet on the tasklist
8286  *  - preemption disabled
8287  */
8288 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
8289 {
8290         struct cfs_rq *cfs_rq;
8291         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
8292         int this_cpu = smp_processor_id();
8293         struct rq *rq = this_rq();
8294         unsigned long flags;
8295
8296         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8297
8298         update_rq_clock(rq);
8299
8300         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
8301         curr = cfs_rq->curr;
8302
8303         /*
8304          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
8305          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
8306          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
8307          * of child point to valid ones.
8308          */
8309         rcu_read_lock();
8310         __set_task_cpu(p, this_cpu);
8311         rcu_read_unlock();
8312
8313         update_curr(cfs_rq);
8314
8315         if (curr)
8316                 se->vruntime = curr->vruntime;
8317         place_entity(cfs_rq, se, 1);
8318
8319         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
8320                 /*
8321                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
8322                  * 'current' within the tree based on its new key value.
8323                  */
8324                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
8325                 resched_curr(rq);
8326         }
8327
8328         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8329
8330         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8331 }
8332
8333 /*
8334  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
8335  * the current task.
8336  */
8337 static void
8338 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
8339 {
8340         if (!task_on_rq_queued(p))
8341                 return;
8342
8343         /*
8344          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
8345          * our priority decreased, or if we are not currently running on
8346          * this runqueue and our priority is higher than the current's
8347          */
8348         if (rq->curr == p) {
8349                 if (p->prio > oldprio)
8350                         resched_curr(rq);
8351         } else
8352                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
8353 }
8354
8355 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
8356 {
8357         struct sched_entity *se = &p->se;
8358
8359         /*
8360          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
8361          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
8362          * vruntime.
8363          */
8364         if (p->on_rq)
8365                 return true;
8366
8367         /*
8368          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
8369          * But there are some cases where it has already been normalized:
8370          *
8371          * - A forked child which is waiting for being woken up by
8372          *   wake_up_new_task().
8373          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
8374          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
8375          */
8376         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
8377                 return true;
8378
8379         return false;
8380 }
8381
8382 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8383 {
8384         struct sched_entity *se = &p->se;
8385         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8386
8387         if (!vruntime_normalized(p)) {
8388                 /*
8389                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
8390                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
8391                  */
8392                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
8393                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8394         }
8395
8396         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
8397         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8398 }
8399
8400 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8401 {
8402         struct sched_entity *se = &p->se;
8403         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8404
8405 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8406         /*
8407          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
8408          * class maintain depth value), reset depth properly.
8409          */
8410         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8411 #endif
8412
8413         /* Synchronize task with its cfs_rq */
8414         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8415
8416         if (!vruntime_normalized(p))
8417                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
8418 }
8419
8420 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8421 {
8422         detach_task_cfs_rq(p);
8423 }
8424
8425 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8426 {
8427         attach_task_cfs_rq(p);
8428
8429         if (task_on_rq_queued(p)) {
8430                 /*
8431                  * We were most likely switched from sched_rt, so
8432                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
8433                  * if we can still preempt the current task.
8434                  */
8435                 if (rq->curr == p)
8436                         resched_curr(rq);
8437                 else
8438                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8439         }
8440 }
8441
8442 /* Account for a task changing its policy or group.
8443  *
8444  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
8445  * migrates between groups/classes.
8446  */
8447 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
8448 {
8449         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
8450
8451         for_each_sched_entity(se) {
8452                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8453
8454                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8455                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
8456                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
8457         }
8458 }
8459
8460 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
8461 {
8462         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
8463         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
8464 #ifndef CONFIG_64BIT
8465         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
8466 #endif
8467 #ifdef CONFIG_SMP
8468         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
8469         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
8470 #endif
8471 }
8472
8473 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8474 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
8475 {
8476         detach_task_cfs_rq(p);
8477         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8478
8479 #ifdef CONFIG_SMP
8480         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
8481         p->se.avg.last_update_time = 0;
8482 #endif
8483         attach_task_cfs_rq(p);
8484 }
8485
8486 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8487 {
8488         int i;
8489
8490         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8491
8492         for_each_possible_cpu(i) {
8493                 if (tg->cfs_rq)
8494                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
8495                 if (tg->se)
8496                         kfree(tg->se[i]);
8497         }
8498
8499         kfree(tg->cfs_rq);
8500         kfree(tg->se);
8501 }
8502
8503 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8504 {
8505         struct sched_entity *se;
8506         struct cfs_rq *cfs_rq;
8507         struct rq *rq;
8508         int i;
8509
8510         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8511         if (!tg->cfs_rq)
8512                 goto err;
8513         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8514         if (!tg->se)
8515                 goto err;
8516
8517         tg->shares = NICE_0_LOAD;
8518
8519         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8520
8521         for_each_possible_cpu(i) {
8522                 rq = cpu_rq(i);
8523
8524                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
8525                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8526                 if (!cfs_rq)
8527                         goto err;
8528
8529                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
8530                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8531                 if (!se)
8532                         goto err_free_rq;
8533
8534                 init_cfs_rq(cfs_rq);
8535                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
8536                 init_entity_runnable_average(se);
8537
8538                 raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
8539                 post_init_entity_util_avg(se);
8540                 raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
8541         }
8542
8543         return 1;
8544
8545 err_free_rq:
8546         kfree(cfs_rq);
8547 err:
8548         return 0;
8549 }
8550
8551 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8552 {
8553         unsigned long flags;
8554         struct rq *rq;
8555         int cpu;
8556
8557         for_each_possible_cpu(cpu) {
8558                 if (tg->se[cpu])
8559                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
8560
8561                 /*
8562                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
8563                  * check on_list without danger of it being re-added.
8564                  */
8565                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
8566                         continue;
8567
8568                 rq = cpu_rq(cpu);
8569
8570                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8571                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
8572                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8573         }
8574 }
8575
8576 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
8577                         struct sched_entity *se, int cpu,
8578                         struct sched_entity *parent)
8579 {
8580         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8581
8582         cfs_rq->tg = tg;
8583         cfs_rq->rq = rq;
8584         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
8585
8586         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
8587         tg->se[cpu] = se;
8588
8589         /* se could be NULL for root_task_group */
8590         if (!se)
8591                 return;
8592
8593         if (!parent) {
8594                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
8595                 se->depth = 0;
8596         } else {
8597                 se->cfs_rq = parent->my_q;
8598                 se->depth = parent->depth + 1;
8599         }
8600
8601         se->my_q = cfs_rq;
8602         /* guarantee group entities always have weight */
8603         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
8604         se->parent = parent;
8605 }
8606
8607 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
8608
8609 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
8610 {
8611         int i;
8612         unsigned long flags;
8613
8614         /*
8615          * We can't change the weight of the root cgroup.
8616          */
8617         if (!tg->se[0])
8618                 return -EINVAL;
8619
8620         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
8621
8622         mutex_lock(&shares_mutex);
8623         if (tg->shares == shares)
8624                 goto done;
8625
8626         tg->shares = shares;
8627         for_each_possible_cpu(i) {
8628                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8629                 struct sched_entity *se;
8630
8631                 se = tg->se[i];
8632                 /* Propagate contribution to hierarchy */
8633                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8634
8635                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
8636                 update_rq_clock(rq);
8637                 for_each_sched_entity(se)
8638                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
8639                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8640         }
8641
8642 done:
8643         mutex_unlock(&shares_mutex);
8644         return 0;
8645 }
8646 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8647
8648 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8649
8650 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8651 {
8652         return 1;
8653 }
8654
8655 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8656
8657 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8658
8659
8660 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
8661 {
8662         struct sched_entity *se = &task->se;
8663         unsigned int rr_interval = 0;
8664
8665         /*
8666          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
8667          * idle runqueue:
8668          */
8669         if (rq->cfs.load.weight)
8670                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
8671
8672         return rr_interval;
8673 }
8674
8675 /*
8676  * All the scheduling class methods:
8677  */
8678 const struct sched_class fair_sched_class = {
8679         .next                   = &idle_sched_class,
8680         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
8681         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
8682         .yield_task             = yield_task_fair,
8683         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
8684
8685         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
8686
8687         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
8688         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
8689
8690 #ifdef CONFIG_SMP
8691         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
8692         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
8693
8694         .rq_online              = rq_online_fair,
8695         .rq_offline             = rq_offline_fair,
8696
8697         .task_dead              = task_dead_fair,
8698         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
8699 #endif
8700
8701         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
8702         .task_tick              = task_tick_fair,
8703         .task_fork              = task_fork_fair,
8704
8705         .prio_changed           = prio_changed_fair,
8706         .switched_from          = switched_from_fair,
8707         .switched_to            = switched_to_fair,
8708
8709         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
8710
8711         .update_curr            = update_curr_fair,
8712
8713 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8714         .task_move_group        = task_move_group_fair,
8715 #endif
8716 };
8717
8718 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
8719 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
8720 {
8721         struct cfs_rq *cfs_rq;
8722
8723         rcu_read_lock();
8724         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
8725                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
8726         rcu_read_unlock();
8727 }
8728
8729 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8730 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
8731 {
8732         int node;
8733         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
8734
8735         for_each_online_node(node) {
8736                 if (p->numa_faults) {
8737                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
8738                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
8739                 }
8740                 if (p->numa_group) {
8741                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
8742                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
8743                 }
8744                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
8745         }
8746 }
8747 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8748 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
8749
8750 __init void init_sched_fair_class(void)
8751 {
8752 #ifdef CONFIG_SMP
8753         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
8754
8755 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8756         nohz.next_balance = jiffies;
8757         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
8758 #endif
8759 #endif /* SMP */
8760
8761 }